北京時間2024年7月31日，在巴黎奧運會跳水比賽女子雙人十米臺決賽中，中國隊組合全紅嬋、陳芋汐奪得金牌，幫助中國隊實現該項目七連冠。

這是中國跳水隊在本屆奧運會上的第三枚金牌，也是中國體育代表團的第七枚金牌。

跳水比賽項目，作為一場視覺盛宴，其核心在于運動員在空中展現出的精妙翻騰與連續轉體，這些動作不僅考驗著選手的技巧與勇氣，更帶來了一場場驚心動魄的空中舞蹈。對于廣大普通觀眾而言，盡管專業術語如難度系數、評分標準可能顯得晦澀難懂，但我們有一個直觀且簡單的評判標準——那就是水花的大小。

全紅嬋的“水花消失術”，跳入水中，幾乎可以做到沒有水花，視覺震撼令人驚嘆！觀眾目睹此景，無不驚呼連連。那這其中到底隱藏著什么樣的奧秘呢？

水花是如何形成的

眾所周知，當具有一定質量的物體以一定初速度落入黏滯系數較小的液體時，就會在液體表面濺起水花。

我們知道物體具備質量與速度，當與液體沖擊時，若液體流動性佳，例如水，具有低黏滯特性，則會迅速響應沖擊，向四周擴散形成初始水花，為填補物體穿越后留下的空間空白，液體會回流至中心，此過程中不同流向的液體相互碰撞，進而在中心區域激起新的水花波瀾。

△落入水中的鞋子濺起水花

若液體的流動性較差，例如蜂蜜，具有高黏滯的特性，所以即使受到較大的沖擊，液面也不易發生變形，從而不易濺起水花。這一系列物理現象，生動詮釋了物體入水時水花形成的邏輯過程。

△落下的蜂蜜沒有濺起蜜花

因此，泳池必然具備低黏滯系數的特性，人體質量顯著且從高臺躍下，速度驚人，水面本應承受巨大沖擊，運動員卻能以精妙技藝，將水花控制在極小范圍內，這充分展現了他們入水動作的極致精準。

下面，讓我們來具體分析一下，運動員們入水前到底有什么動作要領，能夠使水花變的如此之小。

入水姿勢分析

通過觀察比賽的慢鏡頭回放以及跳水過程中拍攝的照片，不難發現，能將水花壓得很小的運動員，入水前的動作幾乎都具有如下特點：

圖源：新華社（文字為小編自行加注）

跳水入水時，最先接觸水面的部位是手，如果雙手入水時能很好地壓住水花，同時將后續入水的身體部位收緊，就能很好地集中力量而不產生額外的水花。

如此看來，入水前雙手的形態對產生水花的大小起著至關重要的作用。

以下有三種手勢，是我們跳水運動員常用的壓水花手勢。

圖源：參考文獻[3]

全紅嬋和陳芋汐采用的就是“抓手平掌”式，兩手交握手心向下，這樣手掌受到的沖擊力小，壓水花的效果也比較理想。

入水姿勢的物理分析

你可能想不到，現有的“壓水花”技術是最初在練習“冰棍式”跳水的過程中意外發現的。

“冰棍式”跳水是雙腳最先入水，訓練時運動員被要求雙腳呈繃直狀入水，這樣雖然可以有效減少水對人體的沖擊，但水花很大。

腳尖一直繃直固然很累，偶爾松懈一下沒有繃直腳尖，卻發現勾腳入水水花反而變小了。于是這樣勾腳的技術逐漸演變成了今天的“抓手平掌”。

那為何勾腳入水就能比繃腳入水更能壓住水花呢？這就需要更加深入地分析了。

建立模型

人體入水的過程本質上是一個固體沖擊液體的過程，由于固體和液體本身復雜的性質，這將是一個多因素耦合的復雜模型。

但由于我們的著眼點是人體與水面剛發生接觸和碰撞的階段，所以我們可以忽略部分不重要的因素，同時將人視為剛體、將水視為理想流體，以此建立模型。

楔形剛體撞擊水面

當運動員雙臂上舉，雙手合掌呈尖銳狀姿勢入水時，可等價于一個楔形剛體的尖端撞擊水面（如下圖所示）。

圖源：參考文獻[2]

當發生碰撞時，與剛體接觸的水會受到斜向下的力，從而沿此方向運動。液體壓強隨深度的增加而變大，所以這部分斜向下運動的水會因為受到深處液體更大的壓力，轉而向壓力較小的淺處運動，最后沿著剛體側面的方向沖出水面，形成水花。

《跳水“壓水花”技術運動生物力學研究》中還通過有限元分析方法對該模型進行了模擬計算。

結果表明：楔形剛體的尖角越尖銳，激起的水花越高。楔形剛體的質量越大、速度越大，激起的水花越高。

方形剛體撞擊水面

考慮上述楔形剛體鈍化的極限情況（即完全沒有尖角的方形剛體），按照上述的結論，可以得出激起的水花就是最低的。這是因為此時剛體對淺層液體的壓力垂直向下，而深層液體又對其有向上的壓力，被兩面夾擊的淺層液體只能沿著剛體的側面向上運動。

圖源：參考文獻[2]

但由于剛體仍在向下運動，也帶動其周圍的液體向下運動，這多少阻礙了部分向上運動的液體，所以最后能沖出水面的水花就少了。由于接觸面積的因素，若方形剛體入水時接觸面積過大，也會激起較大的水花。

所以跳水運動員入水前要將兩手疊放以減小接觸面積，并且將身體收緊，讓身體對水面的沖擊力集中在一小塊面積上。

以上我們是為了建立模型，將人體視為剛體，但在實際跳水的過程中，運動員要根據不同的翻轉方向轉動手腕，下壓掌根和小指側，使掌心側向前下方，保持掌心正對合速度的方向，水花就會變小。所以當運動員撞擊水面時，速度的方向不是垂直向下。

因此，一旦接觸到水面，運動員要快速將掌心轉到垂直向下，整個動作就好像把水“揉”了一下。入水的這一下“揉”得好，才能在入水過程中始終“壓”住水花，把水都帶入水中。

沒想到跳水運動員能做到“水花消失術”的背后，竟然有著這些科學原理，小編也是漲知識啦~

運動員們能站在奧運賽場上已是一份榮耀，無論輸贏，你們都是最棒的！

參考文獻

[1] 王同祥,蔣予華.對“壓水花”技術的初步分析研究[J].中國體育科技,1985(08):19-25.

[2] 錢競光,張松寧,金海泉.跳水“壓水花”技術運動生物力學研究[J].體育科學,2004(12):49-53.

[3] 杜輝英.四種壓水花技術比較[J].成都體育學院學報,1991(2):56-59+74.

[4]錢競光,金海泉,胡偉,張松寧.跳水“壓水花”動作的實驗研究[J].上海體育學院學報,2005(04):49-52.

來源: 科小二