全红婵的水花消失术，咋做到的？
发布日期：2024-09-18 13:16
来源类型：茶啊二中 | 作者：Miriam
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巴黎奥运会，女子双人10米跳台跳水比赛刚结束，咱们的全红婵和陈芋汐组合，毫无意外地夺得金牌。
比赛中，两位选手动作如同复制粘贴一样，而且还共同施展出了绝技:水花消失术，让观众不禁感叹..……
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。
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。
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。
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。
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。
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！
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孔奕璇：
9秒前：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。
塞伊拉·沃西：
7秒前：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！
章倩：
3秒前：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。
关小平：
1秒前：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。