來源：科普中國
台北時間2024年7月31日，在巴黎奧運會跳水比賽女子雙人十米台決賽中， 中國隊組合全紅嬋、陳芋汐奪得金牌 ，幫助中國隊實作該計畫 七連冠 。這是中國跳水隊在本屆奧運會上的 第三枚金牌 ，也是中國體育代表團的 第七枚金牌 。
跳水計畫，許多人是從小看到大，看中國選手在空中優美的翻騰和轉體動作，以及驚為天人的「水花消失術」，堪稱視覺上的一大享受。
對於大多數人，評判一個跳水動作的完美程度的關鍵點之一，恐怕就是 看水花大小 吧。
每當看到跳水運動員能將水花壓得非常小時，我們總是會不由自主地驚呼。
不過，一石都能激起千層浪，而 一整個人入水居然能做到幾乎沒有水花 ，其中到底隱藏著什麽樣的奧秘？
水花是怎麽形成的
眾所周知，當具有 一定品質 的物體以 一定初速度 落入 黏滯系數較小 的液體時，就會在液體表面濺起水花。
由於物體具有 品質和速度 ，在與液體接觸時就會對液面 造成沖擊 。若液體的 流動性較好 （即黏滯系數低，比如自來水），就會在受到沖擊時向周圍運動，從而 在四周濺起水花 ，隨後又為了填補物體落下後在中間形成的空洞而回流，在中間相撞形成又一波水花。
而如果液體的 流動性較差 （即黏滯系數高，比如蜂蜜），即使受到較大的沖擊，液面也 不易發生形變 ，從而不易濺起水花。
△從高空落下的蜂蜜沒有濺起蜜花
很顯然，跳水運動員所面對的泳池，裏面的水必然都是黏滯系數低的液體。而且人體的品質以及從高台跳下後具有的速度都不是一個小數位。
水面在如此大的沖擊力下卻可以只濺起一點點水花，這必然是運動員掌握了入水時的動作要領。下面，讓我們把視角切換到運動員入水前畫面上。
壓水花的標準入水姿勢分析
透過觀察比賽的慢鏡頭回放以及跳水過程中拍攝的照片，不難發現，能將水花壓得很小的運動員，入水前的動作幾乎都具有如下特點：
我們知道跳水入水時， 最先接觸水面的部位是手 ，如果雙手入水時能很好地壓住水花，同時將後續入水的身體部位收緊，就能很好地集中力量而不產生額外的水花。
如此看來， 入水前雙手的形態對產生水花的大小起著至關重要的作用 。
你可能也發現，不管最後能否壓住水花，幾乎所有運動員都在使用這樣「 抓手平掌 」的手勢，這種手勢是有什麽獨到之處嗎？
其實歷史上，曾經還出現過另外三種手勢。第一種是自1975年起，中國跳水運動員開始練習「壓水花」技術時采用的手勢：兩手相距約10cm，手掌上翻，五指伸直張開，掌心對水。
由於入水時沖擊力大， 手型難以保持，而且雙手分開降低了整個人體的流線型效果 ，所以壓水花效果並不理想。
後來出現了 兩手拇指相扣，其余四指彎曲或伸直 的手勢。這樣降低了入水時所帶來的沖擊，且增加了整個人體的流線型效果，在壓水花效果上有了增強。
「抓手平掌」則是發展至今使用得最普遍的入水姿勢，其動作要領是：兩手相握，其中一手五指並攏伸直，另一只手握在背部，五指緊扣，手掌上翻，腕關節背屈90°，掌心對水。
這種手勢從表觀上看，進一步減少了手掌與水的接觸面積，能更大程度地減小沖擊力。
但是，如果想讓接觸面積小，應該讓 兩手合並指尖向下 入水。為什麽這種姿勢沒有出現過呢？
入水姿勢的物理分析
你可能想不到，現有的「壓水花」技術是最初在練習 「冰棍式」跳水 的過程中意外發現的。
「冰棍式」跳水是雙腳最先入水，訓練時運動員被要求雙腳呈繃直狀入水，這樣雖然可以 有效減少水對人體的沖擊，但水花很大 。
腳尖一直繃直固然很累，偶爾松懈一下沒有繃直腳尖，卻發現 勾腳入水水花反而變小了 。於是這樣勾腳的技術逐漸演變成了今天的「抓手平掌」。
那為何勾腳入水就能比繃腳入水更能壓住水花呢？這就需要更加深入地分析了。
人體入水的過程本質上是一個 固體沖擊液體 的過程，由於固體和液體本身復雜的性質，這將是一個 多因素耦合的復雜模型 。
但由於我們的著眼點是 人體與水面剛發生接觸和碰撞 的階段，所以我們可以忽略部份不重要的因素，同時 將人視為剛體、將水視為理想流體 ，以此簡化模型。
當運動員雙臂上舉， 雙手合掌呈尖銳狀姿勢入水時，可等價於一個楔形剛體的尖端撞擊水面 （如下圖所示）。
當發生碰撞時，與剛體接觸的水會受到斜向下的力，從而沿此方向運動。
但我們也知道，液體壓力隨深度的增加而變大，所以這部份斜向下運動的水會因為受到深處液體更大的壓力，轉而向壓力較小的淺處運動， 最後沿著剛體側面的方向沖出水面，形成水花 。
【跳水「壓水花」技術運動生物力學研究】中還透過有限元分析方法對該模型進行了模擬計算。結果表明：
如果考慮上述楔形剛體鈍化的極限情況（即完全沒有尖角的方形剛體），按照上述的結論，激起的水花是不是應該就是最低的呢？
確實如此。這是因為此時剛體對淺層液體的壓力垂直向下，而深層液體又對其有向上的壓力， 被兩面夾擊的淺層液體只能沿著剛體的側面向上運動 。
但由於剛體仍在向下運動，也帶動其周圍的液體向下運動，這多少阻礙了部份向上運動的液體，所以最後能沖出水面的水花就少了。
說到這裏咱們不能忘記之前提到的接觸面積的因素，方形剛體入水時如果接觸面積過大，也會激起較大的水花。
所以跳水運動員入水前要將兩手疊放以減小接觸面積，並且將身體收緊，讓身體對水面的沖擊力集中在一小塊面積上。不然就會發生……
以上我們的討論是將人體視為了剛體，但在實際跳水的過程中，由於運動員需要進行翻騰或轉體的動作，在入水之前無法做到讓身體呈現一個豎直的狀態。
所以運動員除了要掌握好入水時壓水花的動作要領，還要精準把握起跳、空中動作、開啟時機以及入水後如何控制其余身體部位垂直入水等等。
真是台上三分鐘，台下十年功。能站在奧運賽場上已是一份榮耀，中國隊的奧運健兒們，無論輸贏，你們都是最棒的！
