ドリームチームは完璧です！ダイバーのスプラッシュの秘密 →

第19回アジア競技大会が浙江省杭州で開催されている。大会が半分を過ぎた現在、中国チームは飛び込み競技で金メダル10個すべてを独占し、再び「完璧」を達成した。ふとっちょは、水に入ったときにほとんど水しぶきが立たなかったことと、足がまっすぐ伸びていたことだけを思い出しました。彼らは空中で数回回転し、そしてシューッという音を立てて水中に飛び込みました。それでは早速、ダイビングの素晴らしい瞬間を見てみましょう！

なぜある人は水に入るときに大きな水しぶきを立てるのに対し、他の人は小さな水しぶきしか立てないのでしょうか?科学的な観点から解説していきましょう！

飛び込み競技でスローモーション映像を見ると、選手が水に入るとき、一般に信じられているように指先ではなく、手のひらが水面に接触していることがわかります。

なぜこの入水方法が選ばれたのでしょうか?諺にあるように、練習すれば完璧になります。 「ウォータースプラッシュ」技術の発展と成熟も、継続的な探究を通じて発見され、改善されました。

選手が水に入る際、最初は手足を尖らせるような技を使うことがほとんどです。手から先に水に入る場合は、両手を合わせて腕を伸ばし、前が尖って後ろが広いくさび形を作ります。足から水に入る場合は、足をまっすぐ伸ばし、つま先から水に浸かるようにします。これは、入水時に人体にかかる衝撃力を効果的に軽減できますが、「水しぶきを抑える」効果は明ら​​かではありません。

その後、足の指をきちんと伸ばせず、足をかぎ状に曲げた状態で水に入る人が時々現れ、小さな水しぶきが上がるようになりました（「世の中に偶然はない」ということわざの意味はこれです）。そこで、みんな足を引っかけて平らな足で水に入るテクニックを試し始めたり、水に入るときに両手を握りこぶしにするテクニックも試し始めました。これは徐々に、手から水に入り、同時に腕を押し出して手のひらを裏返したり、手を重ねて水にぶつかる面を形成したりする今日の「水をかける」技法へと進化しました。ほら、「真実をテストするには実践しかない」というのは本当です！

この一連の動きは小さな「誤解」から始まったものですが、その背後にある科学的根拠は専門家の研究によって証明されています。 「ダイビングの『水しぶき』技術に関する生体力学的研究」では、専門家らがコンピューターを使って「水しぶき」動作をシミュレートし、総合的な分析を行った。

まず、水を理想的な流体に単純化し、両手を鋭い形に組み合わせた人体を単純化し、水をくさび形の体に入れます。鋭角は、くさびの斜め上昇角度（つまり、くさびの斜辺と水平線の間の角度）によって決まります。斜め上昇角度が大きいほど、水に衝突する固体は鋭くなります。斜め上昇角を0°にすると、くさびは四角い体となり、両手を平面にひっくり返して水に衝突する動作となり、現在ダイビングでよく用いられている動作となります。

専門家らは、関連する力学原理に基づき、くさび形固体と理想流体の衝突過程に関する一連の微分運動方程式を導出して確立し、コンピューターを使用して、くさび形物体がさまざまな角度で水に衝突する際の液面の高さを繰り返しシミュレートしました。結果は、衝突時の衝撃力の大きさと固体速度の減衰がくさびの斜め上昇角度に反比例するのに対し、液体表面の飛沫高さはその角度に正比例することを示しています。

つまり、斜め上昇角度が小さいほど、跳ね上がる水の高さが低くなり、「水跳ね」が成功するのです。これは、フラットパームウォーターインパクト技術（斜め上昇角度0°）の優位性を証明しています。

ということは、肩を上げて手のひらを向けて平らに水に入るだけでいいということでしょうか?

飛沫を確実に抑えられますか？

「水は圧力を受けると、圧力が最も小さい方向、つまり最も逃げやすい方向に移動する」という特性について、専門家が研究・分析しています↓↓↓

くさび形の物体が鋭い先端で水面にぶつかると、くさび形の物体の傾斜面に最も近い水は、傾斜面に垂直な圧力によって圧迫され、その方向に移動します。このとき、傾斜面と液面の交差点にある水は、他の水からの逆押し出し圧力がないため、傾斜面に沿って上方向にしか移動できません。上の水はすでにこの方向に逃げているので、下の水にとってもこの方向が最も逃げやすい方向となり、この方向へ流れ続け、大きな水しぶきを形成します。つまり、落下速度が速いほど衝撃力が大きくなり、飛沫も大きくなります。

くさび形の体の斜め上昇角度が 0° に減少すると、つまり四角形の体 (上部の肩と反転した手のひら) が水面に当たると、水は水平面に対して垂直な押し出し力によって下方向に移動します。このとき、水は容易に逃げる明確な方向がなく、周囲に広がります。周りの水の反押し出し圧力により、一部の水は直線壁に沿って上方に移動しますが、下方に高速移動する四角い物体は、近くの水を一緒に下方に引き寄せます。移動速度が、圧縮により壁に沿って上昇する水の速度よりも速い場合、目立った水しぶきは現れません。

そして、落ちるときに手のひらが水面に対して垂直になっていることを確認していれば、

飛沫を抑えることはできますか？

結論を急がないでください。

まず、「垂直に水中に入る」という前提は理想主義的すぎる。

現実世界では、四角い物体が高速で回転して水面に衝突する場合、速度の方向は垂直下向きではなく、落下過程におけるさまざまな運動速度の方向が合成され、合成された速度の方向は通常、横向きと下向きになります。本体がまだ平らな面で水に当たる場合、本体が水面に当たると、四角い本体が一定の角度の方向に移動し、くさび効果を生み出し、水が側面に沿って逃げて水しぶきを形成します。このとき、選手はさまざまな反転方向に応じて手首を自律的に回転させ、手のひらの面を速度の方向に向け、最良のスクエアボディ効果を得る必要があります。

そのため、選手は肩を上げて手のひらを回して、手が特定の形で水面に当たるようにし、水しぶきの高さを下げるだけでなく、手のひらで形成される水面が移動速度の方向に対して垂直になるように、特定の「水揉み」テクニックを使用する必要があります。これら 2 つのアプローチを採用することによってのみ、飛沫をより効果的に制御し、最小限に抑えることができます。

審判員は水しぶきを見るだけでなく、選手の助走（ランニングボード、トレッドミル）、踏み切り、空中および入水動作に基づいて総合得点を与えます。したがって、「ダイビング」を見るときも総合的な分析をしなければなりません。

やっと、

Fat Ke は皆さんにちょっとした質問を残したいと思っています↓

上のGIFを見ましたか?

競技におけるそのプロの名前は何ですか?

コメント欄にメッセージを残して議論しましょう〜

レビュー専門家：中国科学院機械研究所所長 郭亮

動画と写真はインターネットから

出典：中国科学技術博物館