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为什么高空跳水前要先丢一块石头?

活水沙龙 活水沙龙
2024-08-29


先来看一段视频
国外小哥帅气的跳水表演~

关于小哥跳水前的一顿操作...
网友展开了“为什么高空跳水前要先丢一块石头”的讨论

最后一位网友还是比较理性的....

简单来讲:水有表面张力,以高速度撞击到水面,如果接触面积过大(比如趴着),很可能无法破开水的表面,一瞬间巨大的动能都会反馈到人体,成为导致人体形变的内能,大脑以及内脏会因为惯性撞击到颅骨和胸腔,导致脑震荡、内脏破裂等结果....

下面我们就来详细说说
侵入水中到底是什么过程?

借助微观高速摄影机
通过观察水滴的侵入
一步步了解这其中的奥秘~


水滴的侵入


当一个水滴落入静水中时,它不会立即浸入水中。水的撞击会在水的移动过程中产生复杂的相互作用运动和形态。

▲图:从60厘米的高度,一滴蓝色的水滴落入红色的水中,液滴在凹坑中以薄层的形式扩散。事实上,从一开始它在冠状的边缘和下层流体混合,形成液滴向外甩出

一个半球形凹坑首先形成,同时液滴变为一个薄层开始扩散。移动的水向上飞溅过凹坑的边缘并形成一个薄片状的冠状物,它会雾化成细水射流,而射流又会分解成许多单独的液滴。

一旦凹坑和冠状物达到最大伸展范围,由于运动方向的改变他们开始呈现新的形状。

冠状水向外扩散产生环形波,而向内流动的水流入凹坑。它从四面射向中心,形成冲击区后一个水柱往上升起。此喷射可能稍后分裂成液滴。液滴和水柱沉入水中,产生涡流环,到了此刻,液滴与静水才最终融合在一起。

STEP 1 冲击
水碰到水的冲击。水滴对于水面来说很"坚硬",水面对于水滴也一样。它虽不能一下贯穿,但它的运动在静水被移位时必须先停住。这会产生猛烈的运动,使水像灰尘一样被抛到一边。

STEP 2 凹坑和冠状的生成
从第一次猛烈接触到缓慢流动的过渡期间,液滴和水面都变形了。增加的变形伴随着水从凹坑向外移动。然后运动变为减速水流并再次上升到冠状处,直到它停在那里。液滴的动能已经完全传递到了形式中,同样的,下落液滴作为薄层在凹坑中展开,其中一部分从皇冠滴溅了出去。液滴的下落运动在新生成的表面形态中已经完全消散。


▲图:王冠变成波,剩下的液滴溅回凹坑的中心。在最终返回之前,剩余的全部液滴都从射流末端的水中甩向周边,并与至此的静水混合

STEP 3 新反向脉冲的形成
水面的形式不稳定:一个波环开始展开,同时其前面产生表面张力波。冠状的内部运动发生逆转,凹坑中的水向一处流。整个凹坑散落的液滴聚集在一起。不稳定的形式中出现了新的意向。

STEP 4 撞击点和喷射的形成
周边的水团一起朝向中心处的一点流动,并以足以向上溅起一定量水的力进行冲击 - 远远超过下落时的原始水量。一个水柱或喷射流上升,通常会分成悬浮液滴。与空心凹坑形式正相反,我们在这里发现了充满水的水柱。 

STEP 5 浸没和混合
发生反转运动的第二个时刻是当射流开始下落的时候。水柱下落,分离的水滴现在可以浸没在水中,因为它们移动地更慢。流体被水下的涡旋环运动吸进一个大的表面,涡旋当水停止时随之消散(第32-7页)。到此为止,这一水滴算是完全融入进了静水。


关于空间中的运动‍



如果我们考虑水滴本身发生了什么,也可以将其视为进入空间内部维度的一种方式。首先,线性下降,然后扩散到表面(凹坑),然后充满水的射流从表面升起,最后,涡旋形式在“水空间”的所有维度中自由发展。

▲图:一个水滴从10厘米的高度落入深水中,形成一个环形波环绕的凹坑。随之一个射流形成,将最细小的水滴抛向高空

▲图:一个高速的水滴从四米高的地方掉到水里,形成了一个巨大的凹坑。同时一个冠状水流朝上射出,围出一个气泡


"滴图"实验中的浸没


在滴图实验中,水滴跌落到测试样品上的第一个瞬间肉眼是看不到的。拍摄需使用曝光时间为1/10000秒的摄像机拍摄。

▲图:滴图法图像序列
具体过程:
1.凹坑和环形波。环形波推动形成一系列毛细波。
2.波已经向外移动,使形成的滴图图像变得可见。
3.环波产生的花环和漩涡只在第一阶段可以区分。
4.当涡旋产生时,碟边反射的波浪再次朝向中心转向,最小的先转向。
5.较大的反射波向中心移动。
6.只需不到一秒钟(时间计数器还没有到第二秒)就可以形成滴图图像。它可以在1.5到2秒后被拍摄到,此时所有波浪运动都消退了。


普适的过程


所有发展过程都遵循普适规律。因此,通过研究这种浸没过程,我们发现有些方面其实在生命、生长和衰退的各种形态中都同样发生。




水的现象
节选自《Understanding Water》



作者:

Michael Jacobi | Wolfram Schwenk | Andreas Wilkens

《Understanding Water

Developments from the Work of Theodor Schwenk


关于Theodor Schwenk

(中译名:西奥多·施文克)

德国人智学学者、水专家



注:素材摘自《Understanding Water: Developments from the Work of Theodor Schwenk》一书并有删改。中文文章版权归“活水沙龙”所有,如需转载请和后台联系。



原创栏目:活水学术

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