鲨鱼皮泳衣为什么被禁？游泳时会受到哪些阻力？

奥运会游泳比赛正在如火如荼地进行，中国游泳队也取得了非常不错的成绩。继7月29日女子4x200米自由泳接力项目获得金牌后，张雨霏在同一天的女子200米蝶泳中以打破奥运纪录的成绩再拿金牌！汪顺顶住压力，在30日的男子200米个人混合泳比赛中打破亚洲纪录，勇夺金牌！祝贺各位游泳健儿的同时，我也想到一个问题，以前有许多运动员身着鲨鱼皮游泳衣，现在却被禁止使用了，这是怎么回事呢？

（鲨鱼皮泳衣）

一、鲨鱼皮泳衣

鲨鱼皮泳衣并不是真的用鲨鱼的皮做的泳衣，而是一种仿生学设计。研究人员发现：鲨鱼的皮肤并不是光滑的，而是由许多鳞片构成一幅类似锁子甲的结构，这种结构能够让水高效通过，减少水的阻力。

（鲨鱼的皮肤）

澳大利亚的一家公司效仿鲨鱼做了一种快速游泳衣，它使用聚亚安酯材料制作，不光可以有效减少阻力，而且因为不透水，可以增加很大的浮力，这种泳衣就被人称为鲨鱼皮。

2000年悉尼奥运会游泳比赛中，澳大利亚选手伊恩·索普身着覆盖全身的新型泳衣，一举打破三项世界记录，拿下三金两银，鲨鱼皮泳衣由此名震天下。

（伊恩·索普）

2008年北京奥运会上，美国传奇运动员菲尔普斯在第四代鲨鱼皮泳衣的助力下，一人狂揽8枚金牌，把鲨鱼皮泳衣推上巅峰。

（菲尔普斯）

与此同时，反对鲨鱼皮的呼声越来越高，因为在鲨鱼皮的加持下，游泳变成了一项科技竞赛，而且一套鲨鱼皮泳衣价格不菲，却只能用几次。2008年底，15个国家的游泳队教练集体上书要求禁止鲨鱼皮参赛，国际泳联最终接受了这个建议，并从2010年起执行。

二、游泳时的阻力

那么，人在水中会受到哪些阻力呢？大体分为三种：摩擦阻力、压差阻力、波浪阻力。

第一种是摩擦阻力，是人体在水中向前运动时，来自水和身体表面之间的摩擦力。大约占总阻力的5%。游泳时的摩擦阻力的大小与运动速度、与水接触的身体表面的粗糙程度有关。鲨鱼皮就是用来减少摩擦阻力的。而且，现在国际泳联开始推广3米深的水池，比起以前2米深的水池更有助于减少由于水和池底粘滞产生的摩擦阻力。

（摩擦阻力）

第二种是压差阻力，是由于人前后的压强差所引起的阻力，大约占阻力的40%。比如我们用手掌推开水，迎水面压力大，背面失去原有压力成为负压，周围的水会补充过来，这个过程中会形成涡流。

（压差阻力）

再根据伯努利原理，背面水流速度快，压强就会变小，于是整体就会受到向后的压力差。

运动员的身体姿势是压差阻力很重要的影响因素，运动员让身体平卧伸展、保持流线型的姿势，减小迎水面积等方法，可以减小压差阻力。

（流线型可减小压差阻力）

第三种是波浪阻力，大约占总阻力的一半以上。在游泳时，人会在水和空气之间来回运动。一部分水被运动员的身体推动高出水面，形成波峰，又因为重力的作用落回水面，形成波谷，连续地起伏就形成了波浪。波浪的能量也来源于运动员，会消耗运动员的体能，这就是波浪阻力，波浪阻力是游泳时最主要的阻力。

（波浪阻力）

研究发现，运动做出各种动作时，身体在水下可以有效减少波浪，甚至有运动员喜欢水下蝶腿的游泳方式。

（水下动作可减少波浪）

（蝶泳腿）

而且，现在的泳池中安排了顺畅的排水系统，生成的波浪可以迅速消散，让运动员更加行云流水；同时，为了防止一个运动员产生的水波干扰别的队员，分道线都是利用塑料小叶轮串接而成，这样水波在向邻道传递时，会驱动这些叶轮旋转，吸收大部分能量。

（亚运会比赛分道线）

（叶轮旋转吸收大部分能量）

但是，水的阻力并不是都是阻碍运动员的。运动员要在水中前进，就要向后推水，依靠水的反作用力前近。从这一点上说，水的阻力也是运动员前近的动力，如果浑身涂满油脂，可能反而没办法游泳了呢。游泳是一门运动，也蕴藏了很多科学知识。

文章原创自：李永乐老师微信公众号

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