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Duck! Water! Flower!

2021-09-16


如果我说,科学可以助力你获得奥运冠军,你相信吗?

吃瓜人
不打诳语

咱接着往下看!


    要说这段时间,最受瞩目的,那当属东京奥运会了。宏大的开幕式,运动员们矫健的身姿,都紧紧地抓住了每一个国人的心。当然我们最关注的还是中国获得了多少奖牌,截止发稿前,中国共获得23金,14银,13铜,共计50枚奖牌的好成绩。


23金,14银,13铜,共计50枚奖牌



    今年的奥运会上00后真的占据了半壁江山,射击冠军杨倩、跳水冠军张家齐都获得了金牌,还都是00后...

(果然,天下都是年轻人的)


    但你知道吗?这些所有的运动都和科学有关。换言之,就是你在勤苦锻炼的基础上,你懂得的科学实践技巧越多,就越能出彩。
    不信?




    那我们先说说杨倩在射击时都会运用到哪些科学知识呢?
    有射击常识的人都知道“三点成一线”的道理,其实战国时期,咱们的老祖宗就在弩机发明了“望山”,有了类似的“三点一线”射击法。此后又被戚继光在明朝的“练兵场”上,普及了“三点一线”的射击方法。
    自从人类进入热兵器时代以后,虽然发射药能量代替了机械能,弹头取代了箭矢作为抛射体,射程远了,弹道好了——但瞄准的原理,却是没有变的。
    根据光沿直线传播的原理,当三点一线时,可以瞄准靶心,有利于提高射击成绩。也就是说,要想射得准,就要把缺口上沿中央点、准星上沿中央点、目标点三点连成一线,你就能射到靶心了。


    说完射击,我们再来重点说说跳水。
    为什么说中国跳水队是yyds?
    首先我们可以看一下这次东京奥运会女子双人10米台的金牌选手张家齐和陈芋汐,连解说都不禁感叹“下饺子的水花都比这大”。
    虽然,跳水运动员在空中划出一条完美的弧线也是蕴含了一大堆科学原理。比如在跳水运动员起跳前,他们都会在跳板上走板起跳。走动的过程中,身体会由于跳板的弹动而上下跳动。当跳板被弹到最高处时,运动员就开始起跳了,因为在最高处有利于他们做出更高难度的跳水动作。他们在跳板上走板起跳时,跳板具有弹力,正是这种弹力才使运动员可以弹跳起来。
    跳水运动员从双脚离开跳板到落入水中的过程中,只受重力作用。而他们在起跳后要经历一个减速上升的过程,达到最高点后就开始加速下落了。这时他们的速度会越来越大。我们看到运动员做出的优美姿势也是在这个过 程中完成的。在跳水运动员跳入水中之后,他们不仅受到重力,还受到了水对他们的浮力,重力的方向是向下的,浮力的方向是向上的。运动员在跳入水中之后的速度会先增大后减小。

    YOUNG COUNTRY 
    大实话指数:⭐⭐⭐⭐⭐
    但对于我们这些外行,看不懂这么多门门道道,我们就看谁溅起的水花最小,谁就最牛!(瞎说什么大实话)

    YOUNG COUNTRY  
    不可描述指数:⭐⭐⭐⭐⭐
    据说,跳水运动员平时主要练习两件事,一是压水花,二是夹内裤。(此处不可描述,应该有马赛克)

    理性分析
    压水花属于流体力学的范畴,也就是跳水瞬间(固体与液体碰撞的瞬间)让溅起的水花达到最低限度。入水前最重要的动作是把握时机打开身体增加转动惯量,以“刹”住旋转并确保垂直入水。如果要是回看慢动作时,你就会发现,运动员入水时采取的是手掌与水面接触,并不是普遍认为的指尖。
    你知道吗?就这样一个小小的动作,专家在《跳水“压水花”技术运动生物力学研究》中用计算机模拟“压水花”动作并进行了全面分析。




    首先,将水简化成理想流体,把双手合并成尖锐状做入水动作的人体简化成楔形体,尖锐角度由楔形体斜升角确定(即楔形体斜边与水平线之间的夹角),斜升角越大,撞水固体就越尖锐;当斜升角减小为0°时,楔形体就成为方形体,即目前跳水普遍采用的双手翻掌成平面的撞水动作。


    根据有关力学原理,通过推导并建立楔形固体和理想流体碰撞过程的运动微分方程组,用计算机反复模拟不同角度楔形体与水碰撞过程中的液面高度情况,结果表明:碰撞过程中冲击力大小,以及固体速度的衰减均与楔形体斜升角成反比,而液面溅起高度则与其角度成正比。


(感谢Amy老师,Lisa老师提供的出镜素材~)


    也就是说,斜升角越小,溅起水花的高度也就越小,“压水花”就越成功,这就论证了平掌撞水技术(斜升角为0°)的优越性。



    精彩互动

    那是不是只要顶肩翻掌平掌入水,
    就一定能压住水花呢?
    并不是。
    当一楔形体以其尖锐端向下撞入水面时,最靠近楔形体斜面的水受到垂直于斜面的挤压力作用,会沿着该方向运动,这时处于斜面和液面交界点的水,只有沿斜面向上这个没有其它水的反挤压力的方向运动,由于上面的水已经沿着这个方向逃逸了,对于下面的水来说,该方向又成为了最容易逃逸的方向,因而不断沿着该方向运动,从而形成了巨大的水花。也就是说,下落速度越快,冲击力越大,溅起的水花也就越大。
    而当楔形体斜升角减小为0°时,即为方形体(顶肩翻掌)撞入水面时,水受垂直于水平面的挤压力作用,向下运动,这时水没有明显容易逃逸的方向,而向四周扩散,由于周边都有其它水的反挤压力,所以会使一部分水沿直壁向上运动,但高速向下运动的方形体会把紧贴着它的水带着向下一起运动,当这种运动速度大于水受挤压沿壁向上运动速度时就不会出现明显的水花。
   当然,
    最主要还是因为我们的跳水队员技术过硬。
    这些都是锦上添花而已。
    真好。
    有趣无聊的冷知识又增加了呢!
    好了,胖友们,都不要只顾着吃吴某凡的瓜了,要带着孩子多吃吃科学的瓜啊。都说“百因必有果”,但其实“果也有百因”,多观察多思考,以科学的方式看待世界,就会发现原来有如此多的知识贮藏在我们的日常生活中。
    科学就像一个顽皮的孩子,经常和我们捉迷藏,总会被包裹在一个司空见惯的外壳之中,而我们要做的,就是扒下他们的“外套”,找出事物本身的规律。就会发现,原来,科学如此有趣!