跳水运动中的物理奥秘

苏肖波

跳水的基本原理

重力

重力是跳水中最基本的物理原理之一。当跳水选手从高台上跳下时，地球的引力会使其往下加速。重力的作用使得选手在下落的过程中能够产生速度和动能，为后续的动作提供动力。

重力在起跳阶段、下落阶段、入水阶段都对选手有着重要影响。

在起跳阶段，选手要通过起跳力克服重力，不同选手重力不同，起跳力也不同，从而影响他们入水动作的准确性和完美度。

在下落阶段，根据牛顿第二定律可知，重力产生加速度，使选手加速下落，速度逐渐增加，下落高度越高，速度越大。

在入水阶段，当选手接触水面时，水的反作用力和重力共同作用于选手，对选手产生冲击力，这种冲击力与高度、选手的重力有关，高度越高，重力越大，冲击力就越大，会导致选手的动作不完美。

在跳水的过程中，选手需要保持身体的平衡和稳定，以便进行精确的动作。重力会对选手的身体产生向下的作用力，选手通常会利用重力来增加下落速度，并通过调整身体的姿势和重心来保持稳定。他们会采取合适的姿势，如身体收紧、肌肉紧绷等，以减少重心偏移和身体摇摆，从而更好地控制跳水动作和保持平衡。

空气阻力

空气阻力是跳水中不可忽视的因素。当选手从高空中下落时，周围的空气会对其运动产生阻碍，使得其速度减小。空气阻力是由于空气分子与选手身体表面发生碰撞而产生的。在跳水过程中，选手的身体形状和表面积会对空气阻力的大小产生影响。一般来说，选手采用平直的身体姿势，将身体表面积最小化，可以减小空气阻力的作用。

空气阻力不仅影响选手的下落速度，还会影响其姿态和动作的稳定性。由于空气阻力的作用，選手在下落过程中会受到一个向上的力，这会使其姿态变得不稳定。为了保持良好的姿态和稳定的动作，选手需要通过调整身体的位置和姿势来抵消空气阻力产生的影响。他们会尽量收紧身体，使其更加流线型，减小空气阻力的作用，从而保持稳定的下落状态。

除了对速度和姿态的影响，空气阻力还会对选手的跳水高度和落点产生影响。由于空气阻力的存在，选手的下落速度会减小，从而延长下落时间。这就意味着选手需要提前预判下落的时间和位置，以便在合适的时刻做出相应的动作和姿态调整，达到最佳的跳水效果。

跳水的物理技巧

旋转动量和角动量守恒

在跳水中，选手常常会进行各种令人惊叹的旋转动作，如翻腾、翻腾加旋、单臂翻腾等。这些动作的完成离不开旋转动量和角动量守恒原理。

旋转动量守恒是指在没有外力作用的情况下，选手的旋转动量保持不变。这意味着选手在旋转过程中，如果想改变自身的旋转速度，就必须改变自身的转动惯量或者转动半径。

角动量守恒是指选手的角动量在旋转过程中保持不变。角动量是由选手的质量、角速度和转动半径决定的。

选手通过巧妙利用身体的重心变化和肢体的摆动，来实现旋转动作的平衡和稳定。例如，在翻腾动作中，选手会将身体紧致地收拢起来，减小转动半径，从而增加角速度，使得旋转更加迅速。在翻腾加旋动作中，选手会运用肢体摆动和舞蹈技巧，增加转动惯量，从而使得旋转更加稳定。

在跳水过程中，选手需要准确计算旋转动作所需的力量和速度，控制自身的姿态和平衡，以保持旋转的稳定性。他们通过反复训练和不断调整，逐渐掌握旋转动量和角动量守恒的原理，并将其应用于实际跳水中。这不仅要求选手具备出色的身体控制技术和动作技巧，而且需要他们具备良好的空间感知能力和动作感知能力，以便在瞬间做出准确的调整。

起跳角度和速度控制

在跳水比赛中，起跳角度和速度的控制是选手必须掌握的重要技巧之一。起跳时，选手需要根据不同的动作要求和个人特点，选择合适的起跳角度和速度，以确保在空中完成各种旋转动作。

起跳角度的选择基于选手对空气阻力和重力的理解和应用。空气阻力是指空气对运动物体的阻碍力，它会影响选手在空中的运动轨迹和速度。当选手选择较小的起跳角度时，身体与空气的接触面积较小，空气阻力减小，使得旋转动作更加平稳，而选择较大的起跳角度可以使旋转动作更加迅猛。

起跳角度和速度的控制需要选手具备良好的身体感知和空中运动能力。选手需要准确感知自身的位置和状态，以及空气的作用力和阻力。通过长时间的训练和实践，选手可以逐渐掌握起跳角度和速度的调节技巧，并在比赛中灵活运用。

跳水作为一项高难度的体育运动，其背后隐藏着丰富的物理原理。重力、空气阻力、旋转动量等物理概念和技巧在跳水中起着重要的作用。通过深入了解这些原理，我们可以更好地欣赏和理解跳水运动的魅力。

作者单位|永康外国语学校