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(xiàn)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(tuán)的第七枚金牌。

圖源：新聞截圖

跳水項目，許多人是從小看到大，看中國選手在空中優(yōu)美的翻騰和轉(zhuǎn)體動作，以及驚為天人的“水花消失術(shù)”，堪稱視覺上的一大享受。

對于大多數(shù)人，評判一個跳水動作的完美程度的關(guān)鍵點之一，恐怕就是看水花大小吧。

每當(dāng)看到跳水運動員能將水花壓得非常小時，我們總是會不由自主地驚呼。

不過，一石都能激起千層浪，而一整個人入水居然能做到幾乎沒有水花，這其中到底隱藏著什么樣的奧秘？

水花是怎么形成的

眾所周知，當(dāng)具有一定質(zhì)量的物體以一定初速度落入粘滯系數(shù)較小的液體時，就會在液體表面濺起水花。

由于物體具有質(zhì)量和速度，在與液體接觸時就會對液面造成沖擊。若液體的流動性較好（即粘滯系數(shù)低，比如自來水），就會在受到?jīng)_擊時向周圍運動，從而在四周濺起水花，隨后又為了填補物體落下后在中間形成的空洞而回流，在中間相撞形成又一波水花。

而如果液體的流動性較差（即粘滯系數(shù)高，比如蜂蜜），即使受到較大的沖擊，液面也不易發(fā)生形變，從而不易濺起水花。

從高空落下的蜂蜜沒有濺起蜜花 | 圖源：91gif.com

很顯然，跳水運動員所面對的泳池，里面的水必然都是粘滯系數(shù)低的液體。而且人體的質(zhì)量以及從高臺跳下后具有的速度都不是一個小數(shù)字。

水面在如此大的沖擊力下卻可以只濺起一點點水花，這必然是運動員掌握了入水時的動作要領(lǐng)。下面，讓我們把視角切換到運動員入水前畫面上。

壓水花的標(biāo)準(zhǔn)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(fā)現(xiàn)，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（文字為編輯自行加注）

我們知道跳水入水時，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(xù)入水的身體部位收緊，就能很好地集中力量而不產(chǎn)生額外的水花。

如此看來，入水前雙手的形態(tài)對產(chǎn)生水花的大小起著至關(guān)重要的作用。

你可能也發(fā)現(xiàn)，不管最后能否壓住水花，幾乎所有運動員都在使用這樣“抓手平掌”的手勢，這種手勢是有什么獨到之處嗎？

其實歷史上，曾經(jīng)還出現(xiàn)過另外三種手勢。第一種是自1975年起，我國跳水運動員開始練習(xí)“壓水花”技術(shù)時采用的手勢：兩手相距約10cm，手掌上翻，五指伸直張開，掌心對水。

圖源：參考文獻(xiàn)[3]

由于入水時沖擊力大，手型難以保持，而且雙手分開降低了整個人體的流線型效果，所以壓水花效果并不理想。

后來出現(xiàn)了兩手拇指相扣，其余四指彎曲或伸直的手勢。這樣降低了入水時所帶來的沖擊，且增加了整個人體的流線型效果，在壓水花效果上有了增強。

圖源：參考文獻(xiàn)[3]

圖源：參考文獻(xiàn)[3]

“抓手平掌”則是發(fā)展至今使用得最普遍的入水姿勢，其動作要領(lǐng)是：兩手相握，其中一手五指并攏伸直，另一只手握在背部，五指緊扣，手掌上翻，腕關(guān)節(jié)背屈90°，掌心對水。

圖源：參考文獻(xiàn)[3]

這種手勢從表觀上看，進(jìn)一步減少了手掌與水的接觸面積，能更大程度地減小沖擊力。

但是，如果想讓接觸面積小，應(yīng)該讓兩手合并指尖向下入水。為什么這種姿勢沒有出現(xiàn)過呢？

入水姿勢的物理分析

你可能想不到，現(xiàn)有的“壓水花”技術(shù)是最初在練習(xí)“冰棍式”跳水的過程中意外發(fā)現(xiàn)的。

“冰棍式”跳水是雙腳最先入水，訓(xùn)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(fā)現(xiàn)勾腳入水水花反而變小了。于是這樣勾腳的技術(shù)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。

1

建立模型

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

但由于我們的著眼點是人體與水面剛發(fā)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，以此簡化模型。

2

楔形剛體撞擊水面

當(dāng)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(xiàn)[2]

當(dāng)發(fā)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。

但我們也知道，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(zhuǎn)而向壓力較小的淺處運動，最后沿著剛體側(cè)面的方向沖出水面，形成水花。

參考文獻(xiàn)[2]中還通過有限元分析方法對該模型進(jìn)行了模擬計算。結(jié)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(zhì)量越大、速度越大，激起的水花越高。

3

方形剛體撞擊水面

如果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(jié)論，激起的水花是不是應(yīng)該就是最低的呢？

圖源：參考文獻(xiàn)[2]

確實如此。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(cè)面向上運動。

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。

說到這里咱們不能忘記之前提到的接觸面積的因素，方形剛體入水時如果接觸面積過大，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。不然就會發(fā)生……

以上我們的討論是將人體視為了剛體，但在實際跳水的過程中，由于運動員需要進(jìn)行翻騰或轉(zhuǎn)體的動作，在入水之前無法做到讓身體呈現(xiàn)一個豎直的狀態(tài)。

所以運動員除了要掌握好入水時壓水花的動作要領(lǐng)，還要精準(zhǔn)把握起跳、空中動作、打開時機(jī)以及入水后如何控制其余身體部位垂直入水等等。

真是臺上三分鐘，臺下十年功。能站在奧運賽場上已是一份榮耀，中國隊的奧運健兒們，無論輸贏，你們都是最棒的！

參考文獻(xiàn)

[1] 王同祥,蔣予華.對“壓水花”技術(shù)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(shù)運動生物力學(xué)研究[J].體育科學(xué),2004(12):49-53.

[3] 杜輝英.四種壓水花技術(shù)比較[J].成都體育學(xué)院學(xué)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(xué)院學(xué)報,2005(04):49-52.

策劃制作

原標(biāo)題：《全紅嬋和陳芋汐再奪金牌！“水花消失術(shù)”背后到底有什么秘密？》

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