在刚刚结束的奥运会跳水女子10米比赛中,中国代表团最小的选手——14岁的湛江少女钱红灿以466.20分夺得金牌!466.20的成绩也成为女子10米跳台比赛史上的最高点。
比赛才刚开始没多久,全红婵已经引起了全网惊呼:她的水花呢??
跳水是我国的传统强项之一,中国跳水队被称为“梦之队”。运动员从跳台上一跃而下或者从跳板上高高跃起,在空中完成一系列动作后落入水中,是一项非常具有观赏性的比赛项目。
其实,跳水比赛有很多门道,比如:解说员经常说:这个动作是107C,那个动作是305B,难度系数多少多少,这串代码和难度系数到底是什么意思?运动员从十米高台跳下,入水时候的水花为什么这么小?在跳水过程中,运动员经常做出这个奇怪的动作,又是因为什么呢?看完这篇文章,你就都明白了。
一、跳水代码
我们首先来介绍一下跳水代码的含义,跳水代码由3到4位的数字加上一位字母构成。
首位数字表示组别。跳水动作分为六个组别,分别是:面向水池向前跳、面向跳台向后跳、面向水池反身跳、面向跳台向内跳、跳水时转体、和臂立跳水。分别用数字1到6表示。其中第二组反身跳和第三组向内跳,非专业人士很容易磕脑袋。
在跳水过程中,又有不同的动作姿势,比如直体、屈体、抱膝、翻腾兼转体,分别用字母A、B、C、D表示。
运动员可以使用这些姿势在空中前后翻腾或者侧面转体,翻腾或者转体的圈数又要用一个数字表示。1表示转半圈,2表示转一圈,3表示转一圈半,以此类推。组别-动作-翻腾和旋转的周数,就构成了一串代码。比如:
107B: 向前翻腾三周半屈体
1表示第一组:向前跳。
0表示无飞身动作(现代跳水运动很少有飞身动作)
7表示翻腾周数:翻腾三周半;
B表示姿势:屈体
5255B:向后翻腾两周半转体两周半屈体
5表示第五组:有转体动作
2表示第二组:向后跳
5表示翻腾周数:翻腾两周半
5表示转体周数:转体两周半
B表示姿势:屈体
跳水看得多了,就能明白代码的含义了。每一个动作有不同的难度系数,裁判员评判的是完成度分,最后用完成度分乘以难度系数,才是运动员最终的得分。
二、压水花
普通人看跳水比赛,别的看不太懂,主要要看压水花。你知道运动员是怎么压水花的吗?
无论空中动作如何,入水时,运动员身体必须展开成直体入水。如果你仔细观察就会发现:运动员在完成抱膝翻腾的动作时,转动速度非常快,而当身体伸展开时,转动的速度就比较慢了,让运动员从容入水,水花就比较小。
为什么运动员在空中可以改变转速呢?原来,这是物理学中的角动量守恒定律在起作用。
花样滑冰运动员和芭蕾舞演员,在旋转时总是先伸开双臂,然后突然把双臂收到胸前或者头顶,旋转速度就会加快,这就是角动量守恒造成的——物体的质量分布远离转轴时,转动速度慢;靠近转轴时,转动速度快。把手收到胸前,质量分布更靠近转轴,人的转动速度就自然加快了。
同样道理,运动员在空中,角动量是守恒的,转轴大约在腰部。在团起身体时,每一部分质量到转轴的距离比较小,因此转的快;而当身体打开时,每一部分质量到转轴的距离变大,转动速度就会变慢。运动员常常需要在有限的时间内躯体或者抱膝,快速地完成多周旋转,然后再及时将身体打开,减小转动速度,为入水做准备。
根据科学家估计,直体和抱膝时,转动速度可以相差5倍之多。所以你可能看到过109C(向前翻腾四周半抱膝),而很少看到109B(向前翻腾四周半屈体),虽然我国许多运动员也能完成这个动作。这是因为屈体时转动速度慢,难度更大,不容易完成。
但是,你从来不会看到109A(向前翻腾四周半直体),因为直体翻腾四周半,相当于抱膝翻腾22.5圈,除了超人应该没人能做到。
入水时,运动员的双手是什么样子的?是双手合十吗?不是的。仔细观察慢动作你就会发现:运动员总是用一只手抓住另一只手,用手掌面迎击水面。
因为,水是不可压缩的流体,如果双手合十形成楔子的形状入水,水就会顺着斜面溅起水花。而用手掌迎击水面,水花更可能在水中向两侧排挤,能有效的减少水花。
三、转体动作
在看跳水比赛时,我们还经常会看到:运动员只要做转体动作,就一定会将胳膊一上一下的放置,好像孙悟空一般,这又是为什么?
最初,这个问题难倒了不少物理学家,他们觉得翻腾加转体的动作是违反物理学规律——角动量守恒的。因为最初运动员腾空时,只有通过重力和跳台作用力所获得的翻腾角动量,在空中角动量是守恒的,又怎么会凭空造出转体动作呢?其实,这个问题解释起来也没有那么复杂。
大家看,运动员最初腾空时,由于重力和踏板的作用,身体有了一个沿着x轴方向翻腾的角动量,允许运动员前后翻腾,这一点是容易理解的。离开跳台后,这个角动量保持不变,运动员通过直体、屈体和抱膝动作,可以改变自身转动的快慢。而在y和z方向,运动员都没有角动量,所以不可能实现绕着y轴和z轴的转动。
不过,当运动员把左臂举过头顶,右臂缩到腰间时,情况就有了变化:两个胳膊形成了一种绕着z轴的逆时针转动。由于z方向角动量一直是0,身体的其余部位必须相应的顺时针转动,有点类似牛顿第三定律:身体让胳膊逆时针转动,胳膊就让身体顺时针转动。这样,躯干方向就与原来的y轴有了一个倾角。某些情况下,倾角大约为10度。
尽管发生了变化,但是运动员的总角动量是保持不变的,总是沿着图中的红色箭头的x方向。由于人体姿势的变化,运动员出现了两个新的旋转轴:
一个轴x': 仍然垂直运动员的躯干,让运动员继续翻腾(虽然此时,运动员翻腾的轴并不是水平的);
一个轴y': 沿着运动员的躯干,让运动员发生转体。(注意这个转体的轴沿着躯干方向,但不是竖直的)
这样,原来沿着x方向的角动量,就按照平行四边形法则分解得到了x’和y’两个新的方向上,一个转动就变成了两个转动。而且,由于沿着躯干方向旋转时质量分布更加靠近转轴,沿着y’方向转体的速度会比沿着x’方向翻腾快很多。典型的情况下,运动员直体翻腾一周,可以转体三周半。
当转体结束,运动员需要入水时,只要把两手拿回到对称的位置,躯干自然就会恢复到最初的角度,此时y’方向的角动量又会消失不见,只剩下x方向翻腾的角动量,能让运动员不偏不倚的进入水池中了。
现在,你明白跳水运动员为啥要做这个动作了吗?
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