巴黎奧運會 | 潘展樂“在難游的池子里打破世界紀錄”！泳池深度與速度關(guān)系幾何？
當?shù)貢r間7月31日巴黎奧運會男子100米自由泳決賽中國選手潘展樂以46秒40的成績打破世界紀錄奪得金牌目前，該項目的世界紀錄和奧運會紀錄保持者都是潘展樂潘展樂賽后在采訪時感言，“終于把他們都拿下了！在這么難游的池子里打破世界紀錄！”本次比賽的游泳池的水深僅為2.2米遠低于國際賽事規(guī)定的3米標準深度這對運動員來說有多難？
“松弛”的泳池深度
在本次“松弛感”十足的巴黎奧運會上，拉德芳斯體育館作為游泳比賽的場地，其泳池的深度問題引起了眾多討論。這個深度為2.15米的泳池，不僅低于國際泳聯(lián)推薦的3米標準，也比2021年東京奧運會的泳池淺了0.8米，這可能對運動員的表現(xiàn)造成顯著影響。
▲拉德芳斯體育館（圖源：新華社）
這座體育館實際上是在“競速92”橄欖球隊主場的橄欖球場內(nèi)臨時搭建的。該場地除了是橄欖球隊的比賽地，還經(jīng)常舉辦音樂會等活動。由于新建的奧林匹克水上運動中心只能容納6000名觀眾，不足以滿足奧運會游泳比賽的觀眾容量需求，因此該中心僅用于跳水比賽。拉德芳斯體育館在短短36天內(nèi)完成了泳池的建設(shè)，成為了一個能夠容納1.5萬名觀眾的游泳比賽場地。
盡管場地寬敞，但泳池的深度卻引發(fā)了熱議。
泳池深度確有影響
科學(xué)研究表明，泳池的深度增加可以提高運動員的速度，而較淺的泳池可能會因為水波在底部反射產(chǎn)生湍流，影響運動員在后半程的表現(xiàn)。
巴黎的臨時泳池深度為2.15米，雖然這一深度符合規(guī)定，但從理論上講，可能會增加比賽中的波動，對運動員的表現(xiàn)造成影響。這可以從男子100米蛙泳決賽的分段成績中看出來。蛙泳是四種泳姿中游進起伏最大的，產(chǎn)生的浪也是最大的。此次男子100米蛙泳決賽，亞當·皮蒂的第一個50米游出了27.08秒，與其巔峰期的東京奧運會時同分段的26.73秒相差不大；而轉(zhuǎn)身之后的第二個50米分段，他的成績只有31.97秒，比東京的同分段慢了1.33秒。在頂尖選手中，這是失常的。
即便是此次奪冠的馬丁嫩吉，相比于東京時獲得銅牌的成績，第二分段也慢了0.73秒。受浪打擊最大的莫過于覃海洋，他的前50米用了27.03秒，全場第一，也跟他最近兩年其他比賽中展現(xiàn)出的能力相符，而后50米居然只游了32.47秒。
然而，泳池深度過大也可能對運動員產(chǎn)生心理上的負面影響。理想的泳池深度應(yīng)該適中，使運動員能夠看到底部，從而更好地掌握自己的進度和速度。因此，3米深的泳池被認為是達到最佳游泳速度的理想深度。
泳池影響運動員表現(xiàn)
泳池的深淺并不影響浮力，水的浮力主要取決于物體排開的水的體積和液體的密度，而不是水的深度。浮力的大小可以通過物理學(xué)原理來解釋，根據(jù)阿基米德原理，浮力等于物體排開液體的重量。也就是說，浮力的大小與水的深度無關(guān)。
盡管浮力與水的深度無關(guān)，但游泳池設(shè)計深水區(qū)有其特定的原因。深水區(qū)的存在主要是為了減少游泳時產(chǎn)生的阻力。泳池深度能夠顯著影響水面的波動情況。較深的泳池在受到相同擾動時，其水面波動相對較小，這有助于運動員保持穩(wěn)定的技術(shù)表現(xiàn)。
值得注意的是，水面波動并不直接增加游泳的阻力，而是可能干擾運動員的技術(shù)動作，尤其是在自由泳和仰泳中，減少身體的上下起伏是提高效率的關(guān)鍵。例如，在自由泳中，運動員通常采用側(cè)頭換氣的方式，如果水面波動過大，可能會干擾他們的呼吸節(jié)奏。這一點在潘展樂的采訪言論中得到了體現(xiàn)，他多次提到了"吃浪"的問題。
除了泳池的深度，還有其他元素對泳池水面的波動有顯著影響。泳道線不僅為游泳者提供了導(dǎo)向，還具有減少波浪的作用。早期的泳道線僅由一根簡單的繩索構(gòu)成，而現(xiàn)代高級比賽中使用的泳道線則配備了復(fù)雜的浮體設(shè)計。這些精心設(shè)計的浮體能夠像防波堤一樣，迅速吸收波浪能量，降低波濤對相鄰泳道的干擾，并幫助泳池水面迅速恢復(fù)平靜，從而減少運動員在轉(zhuǎn)身時遭遇自己制造的波浪。
泳池邊緣的溢流槽也是一個關(guān)鍵的設(shè)計元素，它決定了泳池邊緣波浪的大小。現(xiàn)代泳池普遍采用底部出水、頂部排水的系統(tǒng)，水從泳池底部的出水口流出，通過覆蓋在泳池邊緣的下水板下的溢流槽回流至循環(huán)系統(tǒng)，經(jīng)過過濾后再回到泳池。在比賽期間，如果溢流槽設(shè)計不當，波浪可能無法迅速消散，甚至可能在池壁上反彈，導(dǎo)致邊道波浪過大。這對于運動員的比賽成績來說，會有一定影響。
但無論場地有何種因素影響，對于所有參賽者而言，同一個泳池的比賽條件是平等的。
泳姿技術(shù)中的力學(xué)原理
對于日常鍛煉來說，我們該如何游泳才能娛樂的同時兼顧科學(xué)呢？
我們在游泳過程中，大多數(shù)力氣都花在與阻力作斗爭上。在空氣或水等流體中，物體運動時受到的阻力F可以通過下列公式描述：
其中，ρ為流體的密度；S為物體在垂直于運動方向的投影面積（空氣中是迎風(fēng)面積，水中是阻水面積）；v是運動的速度；C是阻力系數(shù)，和物體的整體形狀與表面性質(zhì)有關(guān)。
水的密度遠遠大于空氣的密度，有著接近800倍的差距。所以，相同速度下，在水中運動要比在陸地上運動費力許多。游泳的最高速度，也遠比短跑、自行車等陸地運動低。
我們在學(xué)游泳時，教練會告訴我們要打平身子，這樣才游得快。這也反映在上面這個阻力公式中。身子越是呈水平姿態(tài)，和前進方向形成的投影面積就越小。這意味著公式中的S越小，那么水對我們前進產(chǎn)生的阻力也就更小。所以，對于不同的泳姿來說，調(diào)整姿態(tài)以盡可能地縮小身體在前進方向上的投影面積，都是提升速度的重要訣竅。
▲躺平才能阻力?。▓D源：上海交通大學(xué)力學(xué)博士，危安然）
例如，在蛙泳中，向前收腿時，大腿不要收得太多，且讓小腿藏在大腿后面，這樣可以有效減少身體前進時受到的向后阻力。
反過來，當向后蹬腿時，如果將腳外翻，和水形成較好的角度，就能增大對水的投影面積，從而產(chǎn)生更大的阻力。這個阻力的方向是向前的，所以能起到更好的推進效果。
即使物體的阻水面積都相同，形狀上的差異也會造成阻力上的巨大差別。反映在上面的阻力公式中，就是阻力系數(shù)C的不同。各種形狀中，流線型物體的阻力系數(shù)最小。比如，金槍魚、海豚、鯊魚等水里的“高速列車”，都擁有流線型的優(yōu)美身軀。
▲不同形狀的阻力系數(shù)，其中流線型最?。▓D源：x-engineer.org）
所以，在游泳時要保持身體的平直和一定的緊張度，讓自己盡可能接近一個流線型。比如，爬泳（自由泳）在打腿的時候需要伸直腳面。如果勾著腳，則會破壞身體的流線型，在身后產(chǎn)生大面積的漩渦，從而增大阻力。因此就有了自由泳費腿的說法。
從阻力公式力我們還可以看出，阻力和速度的平方成正比。
也就是說，速度變?yōu)?倍，阻力是變?yōu)?倍；速度變?yōu)?倍，則阻力變?yōu)?6倍！
這說明在水中的動作不是越快越有效。一些向前的動作，比如蛙泳的向前伸臂和收腿，則不能操之過急，否則將帶來阻力的大幅上升，自身體力也會迅速下降。游泳也是“心急吃不了熱豆腐”哦~
資料來源：國家體育總局、央視新聞、中國體育科學(xué)學(xué)會、“上海科技館”公眾號等
綜編：段大衛(wèi)
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