24. 阅读短文。
水花“消失”术
据央视报道,2023年世界泳联跳水世界杯蒙特利尔站较量,女子单人十米台焦点对夫,全红婵一路领先,比赛中五个动作拿到四个单轮第一,207C更是拿到满分99分,最终以458.20分力压陈苹汐夺冠,成为本站比赛双冠王。
最令网友惊叹的是她掌握的“水花消失术”,被调侃“物理学在中国跳水队上不适用”。一般情况下,运动员入水的速度越快,溅起的水花越高,水花大小还与运动员身体体积大小、运动员与水面的接触面积成正比。那么问题来了,跳水运动员是如何减少与水面接触面积。实现水花最小化的呢?这与跳水的姿势有直接关联。
首先,这是固体与液体碰撞的问题,涉及流体力学的知识。当楔形物体入水时,水受到压力的方向是垂直接触面向下,由于水不可压缩,受压的水体会向阻力最小的方向运动,即楔形物体与水接触的斜面方向,受到撞击的水体会跃出水面,出现水花。而方形物体与水面碰撞时,受到撞击的水体主要进行横向运动,在四周的水压力下,无法跃出水面。入水时,运动员会一只手手掌放平,另一只手抓住手背、这样能保持身体稳定的同时,减少身体与水接触的面积。双手合十虽然会减少手掌与水面的接触,但是会使手臂弯曲,增大整个身体的入水面积,使身体躯干不稳,后缘动作发飘,受压的水会跃出水面。一个合格的压水花动作,包含以下要点:
1.由于跳水重力是身体体重的3-5倍,跳水时双腿一定要夹紧。在入水的过程中,躯干要绷紧绷直,身上的每一块肌肉都要发力,如果没有绷紧,入水时所受到的冲击,会推动身体部位发生偏离,产生较大的水花。
2.即使在空中旋转跳跃,闭着眼做了N个高难度翻转,也要找准时机。打开身体增加转动惯量,及时刹住旋转,收紧臀部,绷直双腿,让身体跟水面呈90度角。
3.入水时,手臂需耍夹紧头部并靠近耳朵,手臂必须要在正中间,靠前或靠后入水,躯干的稳定性降低,在入水时,水压会让身体变成拱型。需要强调的一点,零水花标准不是一点水花都没有,而是水花很小,很快就能消散。
回答下列问题。
(1)下列哪个做法会减少入水时溅出水花的大小
_____;
A、水时全身肌肉放松
B.入水时身体保持竖直
C.两臂张开呈水平状态
D.增大入水时的速度
(2)楔形物体和方形物体入水时,由于对水的压力方向不同,会造成水的运动方向不同,根据短文内容分析,平掌入水溅起的水花要
_______(选填“大于”、“小于”或“等于”)双手合十入水的水花;
(3)图2是跳水运动员从踏上跳板到入水前的动作连拍镜头,请回答下列不同阶的物理问题。
①图A中,运动员在水平跳板上向前行走,后脚受到的摩擦力方向是
_________(选填“水平向前”或“水平向后”);
②图B中,弯曲的跳板把运动员向上弹起,跳板的弹性势能转化为运动员的
_____能和
________能;
③图D中,运动员受到的重力方向是
_________;
④C-D-H的过程中,运动员动能和势能变化情况正确的是
_____。
A.重力势能一直增大
B.动能一直增大
C.动能先增大后减小
D.重力势能先增大后减小