北京时间2024年7月31日，在巴黎奥运会跳水比赛女子双人十米台决赛中，中国队组合全红婵、陈芋汐夺得金牌，帮助中国队实现该项目七连冠。

这是中国跳水队在本届奥运会上的第三枚金牌，也是中国体育代表团的第七枚金牌。

跳水比赛项目，作为一场视觉盛宴，其核心在于运动员在空中展现出的精妙翻腾与连续转体，这些动作不仅考验着选手的技巧与勇气，更带来了一场场惊心动魄的空中舞蹈。对于广大普通观众而言，尽管专业术语如难度系数、评分标准可能显得晦涩难懂，但我们有一个直观且简单的评判标准——那就是水花的大小。

全红婵的“水花消失术”，跳入水中，几乎可以做到没有水花，视觉震撼令人惊叹！观众目睹此景，无不惊呼连连。那这其中到底隐藏着什么样的奥秘呢？

水花是如何形成的

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。

我们知道物体具备质量与速度，当与液体冲击时，若液体流动性佳，例如水，具有低黏滞特性，则会迅速响应冲击，向四周扩散形成初始水花，为填补物体穿越后留下的空间空白，液体会回流至中心，此过程中不同流向的液体相互碰撞，进而在中心区域激起新的水花波澜。

△落入水中的鞋子溅起水花

若液体的流动性较差，例如蜂蜜，具有高黏滞的特性，所以即使受到较大的冲击，液面也不易发生变形，从而不易溅起水花。这一系列物理现象，生动诠释了物体入水时水花形成的逻辑过程。

△落下的蜂蜜没有溅起蜜花

因此，泳池必然具备低黏滞系数的特性，人体质量显著且从高台跃下，速度惊人，水面本应承受巨大冲击，运动员却能以精妙技艺，将水花控制在极小范围内，这充分展现了他们入水动作的极致精准。

下面，让我们来具体分析一下，运动员们入水前到底有什么动作要领，能够使水花变的如此之小。

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：

图源：新华社（文字为小编自行加注）

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。

以下有三种手势，是我们跳水运动员常用的压水花手势。

图源：参考文献[3]

全红婵和陈芋汐采用的就是“抓手平掌”式，两手交握手心向下，这样手掌受到的冲击力小，压水花的效果也比较理想。

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。

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，以此建立模型。

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，可等价于一个楔形刚体的尖端撞击水面（如下图所示）。

图源：参考文献[2]

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。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。

方形刚体撞击水面

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，可以得出激起的水花就是最低的。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。

图源：参考文献[2]

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。由于接触面积的因素，若方形刚体入水时接触面积过大，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。

以上我们是为了建立模型，将人体视为刚体，但在实际跳水的过程中，运动员要根据不同的翻转方向转动手腕，下压掌根和小指侧，使掌心侧向前下方，保持掌心正对合速度的方向，水花就会变小。所以当运动员撞击水面时，速度的方向不是垂直向下。

因此，一旦接触到水面，运动员要快速将掌心转到垂直向下，整个动作就好像把水“揉”了一下。入水的这一下“揉”得好，才能在入水过程中始终“压”住水花，把水都带入水中。

没想到跳水运动员能做到“水花消失术”的背后，竟然有着这些科学原理，小编也是涨知识啦~

运动员们能站在奥运赛场上已是一份荣耀，无论输赢，你们都是最棒的！

参考文献

[1] 王同祥,蒋予华.对“压水花”技术的初步分析研究[J].中国体育科技,1985(08):19-25.

[2] 钱竞光,张松宁,金海泉.跳水“压水花”技术运动生物力学研究[J].体育科学,2004(12):49-53.

[3] 杜辉英.四种压水花技术比较[J].成都体育学院学报,1991(2):56-59+74.

[4]钱竞光,金海泉,胡伟,张松宁.跳水“压水花”动作的实验研究[J].上海体育学院学报,2005(04):49-52.

来源: 科小二