Das Dreamteam ist perfekt! Das Geheimnis des Taucher-Splashs →

Die 19. Asienspiele sind in Hangzhou, Zhejiang, in vollem Gange. Zur Halbzeit des Wettbewerbs hat das chinesische Team alle zehn Goldmedaillen im Wasserspringen abgeräumt und damit erneut „Perfektion“ erreicht. Fatty erinnerte sich nur daran, dass es kaum Spritzer gab, als sie ins Wasser gingen, und dass ihre Beine ganz gerade gestreckt waren. Sie drehten sich mehrere Male in der Luft und tauchten dann mit einem Zischen ins Wasser ein. Lassen Sie uns ohne weitere Umschweife einen Blick auf die wunderbaren Momente des Tauchens werfen!

Warum machen manche Leute so einen großen Platscher, wenn sie ins Wasser gehen, während andere so einen kleinen Platscher machen? Lassen Sie es uns aus wissenschaftlicher Sicht erklären!

Bei Wasserspringen-Wettbewerben werden Sie beim Ansehen von Zeitlupenwiederholungen feststellen, dass die Athleten beim Eintauchen ins Wasser die Wasseroberfläche mit ihren Handflächen berühren und nicht mit ihren Fingerspitzen, wie allgemein angenommen wird.

Warum wurde diese Methode des Wassereintritts gewählt? Wie das Sprichwort sagt: Übung macht den Meister. Auch die Entwicklung und Reife der „Water Splash“-Technologie wurde durch kontinuierliche Forschung entdeckt und verbessert.

Zu Beginn erfolgt der Einstieg der Sportler ins Wasser meist durch die Technik, ihre Gliedmaßen in eine spitze Form zu bringen. Wenn die Hände zuerst ins Wasser eintauchen, sollten sie die Hände zusammenlegen und die Arme ausstrecken, sodass eine Keilform mit einer spitzen Vorderseite und einer breiten Rückseite entsteht. Wenn die Füße zuerst ins Wasser eintauchen, sollten die Füße gerade gestreckt sein und die Zehen zuerst ins Wasser eingeführt werden. Obwohl dadurch die Aufprallkraft auf den menschlichen Körper beim Eintauchen ins Wasser wirksam verringert werden kann, ist der Effekt der „Unterdrückung des Spritzwassers“ nicht offensichtlich.

Später kam es vor, dass manche Leute ihre Zehen nicht richtig streckten und mit einem Hakenfuß ins Wasser gingen, was zu einem kleinen Platschen führte (das ist die Bedeutung des Sprichworts „Es gibt keine Zufälle auf der Welt“). Also begannen alle damit, die Technik des Einhakens der Füße auszuprobieren, um mit flachen Füßen ins Wasser einzutauchen, und probierten auch die Technik aus, beim Eintauchen ins Wasser beide Hände zu Fäusten zu ballen. Daraus entwickelte sich allmählich die heutige „Spritzwassertechnik“, bei der man mit den Händen zuerst ins Wasser eintaucht, während man gleichzeitig die Arme drückt und die Handflächen dreht oder die Hände überlappt, um eine Fläche zu bilden, die ins Wasser stürzt. Sehen Sie, es stimmt, dass „die Praxis der einzige Weg ist, die Wahrheit zu prüfen“!

Obwohl dieser Bewegungsablauf auf einem kleinen „Missverständnis“ beruhte, wurde die wissenschaftliche Grundlage dahinter durch Expertenforschung bestätigt. Experten simulierten die Aktion „Wasserspritzen“ mithilfe von Computern und führten eine umfassende Analyse im Rahmen der „Biomechanischen Forschung zur „Wasserspritz“-Technik beim Tauchen“ durch.

Vereinfachen Sie zunächst Wasser zu einer idealen Flüssigkeit und vereinfachen Sie den menschlichen Körper, indem Sie beide Hände zu einer scharfen Form zusammenfügen, um beim Eintauchen ins Wasser einen keilförmigen Körper zu bilden. Der spitze Winkel wird durch den schrägen Anstiegswinkel des Keils bestimmt (d. h. den Winkel zwischen der Hypothenuse des Keils und der horizontalen Linie). Je größer der Schräganstiegswinkel ist, desto schärfer ist der auf das Wasser auftreffende Feststoff. Wenn der schräge Anstiegswinkel auf 0° reduziert wird, wird der Keil zu einem quadratischen Körper, was der Wasseraufprallaktion mit beiden Händen entspricht, die in eine Ebene gedreht wird, was derzeit beim Tauchen häufig verwendet wird.

Auf der Grundlage relevanter mechanischer Prinzipien leiteten die Experten einen Satz Differentialgleichungen für die Bewegung des Kollisionsprozesses zwischen einem keilförmigen Festkörper und einer idealen Flüssigkeit ab und erstellten diese. Außerdem simulierten sie am Computer wiederholt die Höhe der Flüssigkeitsoberfläche während der Kollision eines keilförmigen Körpers mit Wasser in verschiedenen Winkeln. Die Ergebnisse zeigen, dass die Stärke der Aufprallkraft und die Dämpfung der Feststoffgeschwindigkeit während der Kollision umgekehrt proportional zum schrägen Anstiegswinkel des Keils sind, während die Spritzhöhe der Flüssigkeitsoberfläche direkt proportional zu seinem Winkel ist.

Mit anderen Worten: Je kleiner der Schräganstiegswinkel, desto geringer die Höhe des Spritzwassers und desto erfolgreicher ist das „Wasserspritzen“. Dies beweist die Überlegenheit der Wasseraufpralltechnik mit der flachen Handfläche (schräger Anstiegswinkel von 0°).

Bedeutet das also, dass Sie lediglich die Schultern anheben, die Handflächen drehen und flach ins Wasser eintauchen müssen?

Kann es das Spritzen definitiv unterdrücken?

Experten haben die Eigenschaft untersucht und analysiert, dass „Wasser unter Druck sich in die Richtung bewegt, in der der Druck am geringsten ist, also in die Richtung, in der es am leichtesten entweichen kann“↓↓↓

Wenn ein keilförmiger Gegenstand mit seinem spitzen Ende auf die Wasseroberfläche trifft, wird das Wasser, das der geneigten Oberfläche des keilförmigen Gegenstands am nächsten ist, durch den Druck senkrecht zur geneigten Oberfläche zusammengedrückt und bewegt sich in diese Richtung. Zu diesem Zeitpunkt kann sich das Wasser am Schnittpunkt der geneigten Oberfläche mit der Flüssigkeitsoberfläche nur in Aufwärtsrichtung entlang der geneigten Oberfläche bewegen, wo kein Gegendruck von anderem Wasser vorhanden ist. Da das Wasser von oben bereits in diese Richtung entwichen ist, kann das Wasser von unten am leichtesten in diese Richtung entweichen. Daher bewegt es sich weiter in diese Richtung und bildet einen riesigen Wasserschwall. Mit anderen Worten: Je höher die Fallgeschwindigkeit, desto größer die Aufprallkraft und desto heftiger das Spritzen.

Wenn der schräge Anstiegswinkel des keilförmigen Körpers auf 0° reduziert wird, d. h. wenn der quadratische Körper (obere Schulter und umgedrehte Handfläche) auf die Wasseroberfläche trifft, bewegt sich das Wasser unter der Extrusionskraft senkrecht zur horizontalen Ebene nach unten. Zu diesem Zeitpunkt kann das Wasser nicht einfach abfließen, sondern breitet sich aus. Aufgrund des Gegendrucks des umgebenden Wassers wird ein Teil des Wassers entlang der geraden Wand nach oben fließen, doch der quadratische Körper, der sich mit hoher Geschwindigkeit nach unten bewegt, wird das Wasser in seiner Nähe mit nach unten ziehen. Wenn die Bewegungsgeschwindigkeit größer ist als die Geschwindigkeit des Wassers, das aufgrund der Kompression entlang der Wand nach oben fließt, treten keine sichtbaren Spritzer auf.

Dann, solange Sie sicherstellen, dass Ihre Handflächen senkrecht zur Wasseroberfläche stehen, wenn Sie fallen,

Kann es die Spritzer unterdrücken?

Ziehen Sie keine voreiligen Schlüsse.

Zunächst einmal ist die Prämisse des „senkrechten Einstiegs ins Wasser“ zu idealistisch.

Wenn im wirklichen Leben ein quadratischer Gegenstand mit hoher Geschwindigkeit auf die Wasseroberfläche trifft, ist die Geschwindigkeitsrichtung nicht senkrecht nach unten gerichtet, sondern stellt die Synthese der Richtungen der verschiedenen Bewegungsgeschwindigkeiten während des Fallvorgangs dar, und die Richtung der kombinierten Geschwindigkeit zeigt normalerweise zur Seite und nach unten. Wenn der Körper immer noch mit einer flachen Oberfläche auf das Wasser trifft, bewegt sich der quadratische Körper, sobald er die Wasseroberfläche erreicht, in eine bestimmte Winkelrichtung, wodurch ein Keileffekt entsteht und das Wasser an den Seiten austritt und Spritzer bildet. Dabei muss der Athlet sein Handgelenk selbstständig in die verschiedenen Drehrichtungen drehen und dabei die Handfläche in die Geschwindigkeitsrichtung zeigen lassen, um den besten quadratischen Körpereffekt zu erzielen.

Daher müssen die Sportler nicht nur ihre Schultern anheben und ihre Handflächen drehen, sodass ihre Hände in einer bestimmten Form auf die Wasseroberfläche treffen, um die Höhe des Spritzers zu verringern, sondern sie müssen auch bestimmte „Wasserknettechniken“ anwenden, um die durch die Handflächen gebildete Oberfläche senkrecht zur Bewegungsgeschwindigkeitsrichtung zu halten. Nur durch diese beiden Ansätze können sie das Spritzen wirksamer kontrollieren und auf ein Minimum reduzieren.

Die Schiedsrichter beobachten nicht nur die Spritzer, sondern vergeben auch eine Gesamtpunktzahl basierend auf den Anlaufbewegungen des Athleten (z. B. Laufbrett, Laufband), dem Absprung, den Luft- und Wassereintrittsbewegungen. Daher ist auch beim Thema „Tauchen“ eine umfassende Analyse notwendig!

endlich,

Fat Ke möchte allen eine kleine Frage hinterlassen ↓

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Wie lautet sein professioneller Name im Wettbewerb?

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Gutachter: Guo Liang, Direktor des Instituts für Mechanik, Chinesische Akademie der Wissenschaften

Videos und Bilder stammen aus dem Internet

Quelle: Chinesisches Wissenschafts- und Technologiemuseum