物理学家解释奥运跳水选手“水花消失术”的科学原理

物理学家解释奥运跳水选手如何通过水下转身实现无水花入水。

奥运跳水选手入水时通过快速的水下转身来减少水花。但根据11月20日在印第安纳波利斯召开的美国物理学会流体动力学分会会议上的研究，这并不是许多运动员所认为的原因。

乔治华盛顿大学的流体力学研究员Elizabeth Gregorio表示：“跳水运动员的描述是，他们想把水花拉进水里。”目标是实现几乎无水花的“撕裂入水”，Gregorio说，这种入水声音类似撕纸。

为了研究这一动作，Gregorio用中间有铰链的模型模拟了跳水运动员在腰部弯曲的动作。她将这些模型投入水中，模拟跳水选手的动作。

插入水中的铰链模型会将空气拖入其周围的空腔(如本系列图片所示)。由此产生的气泡解释了精英跳水运动员如何实现低溅、高分的撕裂式入水。

模型上的角度再现了运动员头和手臂的形状。这种形状使模型在中间折叠，就像跳水运动员入水后手臂和头部的角度帮助运动员在腰部弯曲进行水下转身一样。

折叠的模型在水下拉动空气，在水下形成一个大的充气空腔。这与跳水运动员在入水后转身时发生的情况相同。

Gregorio表示，这种效果“减少了入水后会冒出来的水柱”，从而实现加分的“撕裂入水”。不是“把水花拉进水里”，而是充气空腔在一开始就防止了水花的形成。

这项研究不仅仅关乎跳水技巧。Gregorio想知道“撕裂入水”是否可以减少跳水运动员在入水时受到的冲击力。如果是这样，这些研究可以帮助改进返回地球的太空任务的落水过程。她还设想隐蔽的无人机能够无声入水，不留引人注目的水花。

本文译自 sciencenews，由 BALI 编辑发布。

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