跳水观赛必看！水花消失术是怎么做到的？

在巴黎奥运会跳水女子双人10米台决赛中，中国选手陈芋汐、全红婵夺得金牌！“水花消失术”再次上演。“水花消失术”是如何做到的？“压水花”到底是咋回事？

水花从哪儿来？

众所周知，当具有一定质量的物体以一定初速度落入黏滞系数较小的液体时，就会在液体表面溅起水花。

由于物体具有质量和速度，在与液体接触时就会对液面造成冲击。若液体的流动性较好（即黏滞系数低，比如自来水），就会在受到冲击时向周围运动，从而在四周溅起水花，随后又为了填补物体落下后在中间形成的空洞而回流，在中间相撞形成又一波水花。

而如果液体的流动性较差（即黏滞系数高，比如蜂蜜），即使受到较大的冲击，液面也不易发生形变，从而不易溅起水花。

很显然，跳水运动员所面对的泳池，里面的水必然都是黏滞系数低的液体。而且人体的质量以及从高台跳下后具有的速度都不是一个小数字。

水面在如此大的冲击力下却可以只溅起一点点水花，这必然是运动员掌握了入水时的动作要领。

压水花的标准入水姿势分析

通过观察比赛的慢镜头回放以及跳水过程中拍摄的照片，不难发现，能将水花压得很小的运动员，入水前的动作几乎都具有如下特点：

我们知道**跳水入水时，最先接触水面的部位是手，**如果双手入水时能很好地压住水花，同时将后续入水的身体部位收紧，就能很好地集中力量而不产生额外的水花。

如此看来，入水前双手的形态对产生水花的大小起着至关重要的作用。

入水姿势的物理分析

一开始，人们觉得双手合拢式插水会减少人与水的接触面积，但后来人们偶然发现以掌入水，水花反而更小。如今几乎所有跳水运动员都在使用这种“抓手平掌”的手势。这种手势有什么独到之处呢？

人体入水的过程本质上是一个固体冲击液体的过程，由于固体和液体本身复杂的性质，这将是一个多因素耦合的复杂模型。但由于我们的着眼点是人体与水面刚发生接触和碰撞的阶段，所以我们可以忽略部分不重要的因素，同时将人视为刚体、将水视为理想流体，以此简化模型。
楔形刚体撞击水面
当运动员双臂上举，双手合掌呈尖锐状姿势入水时，可等同于一个楔形刚体的尖端撞击水面（如下图所示）。

当发生碰撞时，与刚体接触的水会受到斜向下的力，从而沿此方向运动。但我们也知道，液体压强随深度的增加而变大，所以这部分斜向下运动的水会因为受到深处液体更大的压力，转而向压力较小的浅处运动，最后沿着刚体侧面的方向冲出水面，形成水花。

研究表明，楔形刚体的质****量越大、速度越大，激起的水花越高；楔形刚体的尖角越尖锐，激起的水花越高。

方形刚体撞击水面

如果考虑上述楔形刚体钝化的极限情况（即完全没有尖角的方形刚体），按照上述的结论，激起的水花是不是应该就是最低的呢？

确实如此。这是因为此时刚体对浅层液体的压力垂直向下，而深层液体又对其有向上的压力，被两面夹击的浅层液体只能沿着刚体的侧面向上运动。

但由于刚体仍在向下运动，也带动其周围的液体向下运动，这多少阻碍了部分向上运动的液体，所以最后能冲出水面的水花就少了。此外，方形刚体入水时如果接触面积过大，也会激起较大的水花。

所以跳水运动员入水前要将两手叠放以减小接触面积****，并且将身体收紧，让身体对水面的冲击力集中在一小块面积上。****

以上我们的讨论是将人体视为了刚体，但在实际跳水的过程中，由于运动员需要进行翻腾或转体的动作，在入水之前无法做到让身体呈现一个竖直的状态。因此，运动员们还要精准把握起跳、空中动作、打开时机以及入水后如何控制其余身体部位垂直入水等。可以说，为了压水花，运动员们需要付出非常多的努力，进行大量的训练。

台上三分钟，台下十年功。能站在奥运赛场上已是一份荣耀，中国队的奥运健儿们，无论输赢都是最棒的！