看那入水的瞬间,咚一声,犹如一根银针入水,不起波澜,“红姐”真不愧是当今跳水榜第一人!
从物理直觉上说,固体落入液体,会产生碰撞。如果液体流动性好(如自来水),液体就会溅到液面以上,形成水花。而若液体流动性差(如蜂蜜),可能就不会有液体向上飞溅。
有的流体,其剪应力和剪切变形速率之间不满足线性关系,属于所谓“非牛顿流体”,受到快速的撞击时,流体能产生巨大的剪切力。如下图所示,跳入后,整个人就像落在平地上一样,但不会有什么浪花溅起。
善意提醒,可千万不要尝试从高台跳入非牛顿流体哦!
然而,到底如何才能有效地把水花尽可能地压下去呢?技术上当然不容易,据说各国奥运选手都有自己秘而不宣的不同的绝招。
为了减少与水面的接触,运动员们一般会将肘部伸直、手臂夹紧头部并紧紧贴近耳朵,入水时,运动员们会绷直身体,调整身体躯干与头颈部处于同一直线上,且与水平面保持垂直。
这个过程中需要全身肌肉的协同发力,只有这样,才能避免撞击过程中的冲击力影响到入水的正确姿势,产生明显的水花。
其次,一个非常重要的细节——入水时还要注意手掌的姿势。
你可能认为,若将手指并拢呈“双手合十”的方式入水,水花会更小,但事实斌并非如此。
基于流体力学理论的研究表明,楔形物体入水时,会引起尖端接触水体朝着阻力最小的方向去运动,溅起的水花较大;而方形物体入水时,由于接触面积较大,导致水体主要朝着横向运动,水花反而较小。
因此,跳水运动员会采用“平掌入水”的方式垂直入水,在入水瞬间用手掌压住水花,这样入水过程中溅起的水花就比较小。
“平掌入水”的完整姿势,是一只手掌放平伸直,五指并拢,同时另一只手掌抓住其手背,五指紧扣,同时腕关节背屈90度。
除此之外,入水之后,运动员们还会实施“滑行双臂”、“身体翻滚”等动作,也有助于减少水花的喷溅。
研究人员称,这种效果“减少了你进入水中后产生的喷射流”,从而提高了激流的得分。充满空气的空腔不是“将水花拉回来”,而是从一开始就阻止了水花的形成。
值得指出的是,这项研究并不全是关于潜水员的技术。这项研究将有助于返回太空任务的溅落。研究人员还设想了隐形无人机潜入水中时不会留下引人注目的水花。
讲到这里,很难不让人联想起坐马桶时的那种尴尬体验。怎样才能有效的减少菊花遭受的侵袭呢?
有说给马桶水里加冰,还有说反复用力夹断以避免大规模冲击力,最佳策略据说是以纸覆于水面。其他玄法就不提了。
需要减小水花的,还有一个令人咬牙的场合,如下图。
目前,针对此问题,汽车界尚无关键性技术突破。但据说,若你静立路边,手握一块泡沐或海绵质逼(jia)真(de)砖头,直指来车,水花消失术的魔法立刻生效。
参考资料
https://meetings.aps.org/Meeting/DFD22/Session/A01.7
https://www.vox.com/2021/8/5/22609527/olympic-divers-perfect-tiny-splash
https://theconversation.com/not-making-a-splash-the-anatomy-of-a-perfect-olympic-dive-8082
END
如果您觉得这篇文章还有那么一点用处,请不吝转发,您的支持是我最大的动力。