北京时间8月5日,在2020东京奥运会跳水女子单人十米台决赛中,我国的选手全红婵和陈芋汐以绝对的优势包揽了冠亚军。其中全红婵5跳中有3跳是满分,总分466.20分,不仅领先第二名的陈芋汐四十多分,甚至比第三名的国外选手高出了九十多分!
(图片说明:跳水女子单人十米台决赛最终比分)
我国的跳水队,确实可以说是梦之队,连续多届奥运会都展现出强大的统治力。那么,为啥我国的跳水队如此强大呢?
我们知道,跳水比赛中,除了空中的动作之外,水花的高低也非常重要。或者说,作为一个运动员,做这些动作本身不算太难,所以最关键的部分就是压水花了。
跳水时水花的产生原理是:原本平静的水面,在遭遇到人体的撞击后发生了能量传递,这些能量就会将水溅起。这个原理说起来简单,实则是一个非常复杂的流固冲击、耦合问题,以至于实践已经超出了理论的发展。
(图片说明:全红婵)
从实践中讲,影响水花大小的因素有很多,从流体力学方面总结大概是四点:入水物体的尺寸、流体特点、外界影响以及入水条件。
在同一场比赛中,流体的特点(密度、黏性等)和外界影响(重力、边界效应等)都是一样的,关键就在于尺寸和入水条件。你可能以为大家都是一米多高的人,尺寸差不多,其实不然。恰恰是这方面,在极大程度上影响了比赛的结果。
诚然,大家都是人类,形状差不多。但是,入水动作的不同,就会导致形状尺寸的差异,最终影响水花的大小。这里的动作包含很多内容,比如手型、肘关节、头的位置、肩的动作、胸的动作、水下手的动作等等方面的影响,尤其是手型,最为关键。
(图片说明:入水瞬间)
我们都知道,想要跳出最好的效果,运动员垂直入水是最好的选择。虽然看似人体是直线的,但手型和肩部的宽度差距还是很明显的,所以其实入水的时候是呈楔形入水的。
你可能会联想到战斗机或者是导弹等设备的流线型结构,认为跳水运动员把手合拢是非常合理的,其实并非如此。
当运动员以这样的形态入水时,上方就成为了压强最低的方向,使得受挤压的水自然而然地向这个方向逃逸,形成巨大的水花。因此,如何控制住楔形面角度,就成为了压水花的重点。
当楔形面角度控制到最小,也就是0°时,其实就等效于一个方形体了。方形体的入水,会让被挤压的水不得不向四周扩散,而四周又有相邻的水提供压力,这就可以控制水花大小了。