天津跳水大爷没空跳水,忙着救人,为何姿态不对水面能拍晕人:水至柔乃克刚

2023-09-17 20:08   中国  

1、引言

这几天除了高科技的华为,另一个比较热门的就是天津大爷了。早在上周(8月末)的时候,就已有媒体报道,天津大爷的跳水运动,文旅宣传部门也在考虑如何引导。几天后,跳水成为网红打卡地,各地的人都来尝试跳水,甚至为了博眼球,自带了一些道具(比如“降落伞”)。

变成网红的天津跳水运动

原本自娱自乐的较为安静的跳水运动,变成了网红运动。一些不熟练的人,也来凑热闹。已经有媒体报道,有人跳水后直接被水面拍晕过去。原本锻炼身体的天津大爷,也没空跳水了,反而在忙着救人。当一件事变成网红之后,蜂拥而至的流量,让原本的有序变得无序。

跳水大爷忙着救人,没空跳水

回到力学问题,跳水的安全隐患在哪里?水无形,随容器和力而流动变化,为何跳水的时候,冲击力能够拍晕跳水者?

2、水的作用力

跳水的安全隐患来自入水瞬间,水面与人体的相互作用力,也就是水面的拍打力。这个力的大小,与入水瞬间的速度有关,直观来说就是跟起跳的高度有关。起跳高度越高,入水时的速度越快,水面的拍打力也就越大。

拍打力与起跳高度有关

当起跳高度较高的时候,跳水者就具有了较大的势能,起跳后的势能转化为人体的动能(这里面空气阻力可以忽略掉),理想状态下其实是可以根据能量守恒直接求出入水速度的。有了这个较大的入水速度后,一个比较容易理解的公式Ft=mv(动量定理),显然速度越大,时间t会越快,从而导致作用力F变的更大

越高越疼

在这个案例里,是人体冲向水面,在某些条件下,水体可以冲向物体。两者的相对速度是一样的,只不过体积对比完全相反。当水冲向物体的时候,一般是射流,或者水滴。自然界中,由于空气阻力的存在,水滴存在着一个终止速度。但是,如果通过人为的方式,加速水流,使其变成高速射流,那这个射流就具有很大的杀伤性,所谓水刀就是如此。由此可见,当速度提升到一定状态之后,任何事物都会变得非常可怕。

水刀的冲击力

3、水至柔乃可刚

前面说速度的提升,会让水的作用力变得非常可怕,简单来说是动量定理的作用。但其实,仅仅用动量定理还不能完整地解释作用力为何这么大。人体接触水面的瞬间,水面的拍打力从零迅速增至最大,然后水面破裂,人体入水。由此,可以看到,人体承受的力,来自一开始水面未破裂的那个阶段。一旦入水后,水流四散扩散出去,就好像跳入“海绵”一般,缓冲时间的增加,大大降低了内部水体的作用力。

跳水大爷掌握了技巧

水至柔,其实也会“至刚”。从跳水的过程就知道,当冲击速度更大的时候,至柔的水面会变成“至刚”的水面。我们拍水的时候,如果轻轻的拍,手接触水几乎是没有感觉到受力。但是,如果快速地拍打水面,手掌能够明显感觉到火辣辣的疼。这就是载荷的速度效应。

速度越快,阻力越大

在人体接触水的那个瞬间,水体并没有流动,简单起见,可以假设这时候的水是“固体”。这块“水固体”受力之后,要发生相应的变形。如果力加载的比较慢,变形的时候也相应的比较慢,“水固体”内部通过水分子的传递,将变形扩散出去。而如果力加载的很快,变形也会加快。但是“水固体”内部的水分子的传递是由效率的,它没办法跟上外载的速度。趁人不注意的时候,最容易吓人。物体也是类似,突然变化的力,让水猝不及防,直接被吓呆在当场,一动不动,就像一块固体一样。如果是固体,这种效应称为应变率效应。流体里面各种效应特别多,不知道具体有没有一个指定的名称,有同学知道的话,欢迎在评论区交流。

4、跳水的正确姿势

水的特性没法改变,最求刺激跳水高度也没法改变。这种情况下,人体入水时的水的作用力几乎是没有办法减小的。人体能够做的,就是控制好自身的姿态。为了避免撞击力更大,尽量缩小受力的面积。所以,不可用背部和腹部去直接撞击水面,否则的话大概率如图新闻报道的那样,会被人救起。

入水的姿态

正确的入水姿势,其实专业的跳水运动员早就演示过了。手过顶,手掌破水,进而如鱼儿一般丝滑地入水,掌握了这个技巧,说不定就能够比肩全红婵,登上国际的比赛跳台。然而,实际上大部分人都是新手,跳起来后控制身体载入水中的难度很大。大部分人直接是直挺挺地脚尖破水,这也是一个办法,但是需要控制好起跳的力度和角度,千万不要到了空中后,位置歪了,而此时新手的你很难调整过来。

5、总结

跳水运动是个好运动,但是要注意安全。跳水时水面的拍打力因为入水速度的提升而增大,主要原因有两方面:一是动量定理,一是水体的响应速度慢。要是是在想跳,就在岸边感受一下得了,不要以身犯险,既扰了跳水大爷的雅兴,又增加了自身的安全隐患。


法兰西is培根
头顶星空灿烂,身边万物有灵
 最新文章