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。

03 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。

说到这里咱们不能忘记之前提到的接触面积的因素，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。不然就会发生……

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。

所以运动员除了要掌握好入水时压水花的动作要领，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等。