但是,如果想让接触面积小,应该让两手合并指尖向下入水。为什么这种姿势没有出现过呢?
入水姿势的物理分析
你可能想不到,现有的“压水花”技术是最初在练习“冰棍式”跳水的过程中意外发现的。
“冰棍式”跳水是双脚最先入水,训练时运动员被要求双脚呈绷直状入水,这样虽然可以有效减少水对人体的冲击,但水花很大。
脚尖一直绷直固然很累,偶尔松懈一下没有绷直脚尖,却发现勾脚入水水花反而变小了。于是这样勾脚的技术逐渐演变成了今天的“抓手平掌”。
那为何勾脚入水就能比绷脚入水更能压住水花呢?这就需要更加深入地分析了。
01建立模型
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。
02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,可等价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。
《跳水“压水花”技术运动生物力学研究》中还通过有限元分析方法对该模型进行了模拟计算。结果表明:
楔形刚体的尖角越尖锐,激起的水花越高。
楔形刚体的质量越大、速度越大,激起的水花越高。
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