پرش با اسکی؛ پرواز یا تصادف؟ علم چه می گوید!

فرارو- بازی های المپیک زمستانی 2022 پکن به پایان رسیده است و بسیاری از ما احتمالا برخی از آنها را تماشا کرده ایم. بدون شک یکی از هیجان انگیزترین مسابقات این رویداد مسابقه پرش با اسکی است که در آن ورزشکار پس از سفر بر روی سکوی شیب دار مسافتی باورنکردنی را در آسمان طی می کند و در نهایت بدون مشکل فرود می آید. اما برای بسیاری از ما، ممکن است این سوال پیش بیاید که آیا این چنین است؟ آیا ورزشکار واقعاً از نظر فیزیکی پرواز می کند یا یک سقوط کنترل شده انجام می دهد؟

به گزارش فرارو، علم می گوید اگر هر یک از ما تا حد امکان در هوا بپریم، می توانیم حدود نیم ثانیه از زمین فاصله بگیریم و در آسمان بمانیم. مایکل جردن می توانست حدود یک ثانیه در هوا بماند. اگرچه ورزش های زیادی در ارتباط با چتربازی و پرش وجود دارد، اما واقعیت این است که هیچ کدام مانند اسکی مرز بین پرش و پرواز را از بین نمی برند. پرش با اسکی احتمالاً یکی از هیجان انگیزترین رویدادهای بازی زمستانی برای نشان دادن فیزیک در عمل است. ورزشکاری که بیشترین مسافت را پشت سر بگذارد و همچنین با بهترین سبک پرواز کند و فرود آید، برنده است. با تبدیل یک اسکی و بدن به چیزی که اساساً شبیه یک بال است، ورزشکاران می توانند به اندازه یک زمین فوتبال در هوا حرکت کنند، با جاذبه مبارزه کنند و پنج تا هفت ثانیه در هوا بمانند.

برای توضیح کاربردی این رویداد بهتر است تاپیک را کمی باز کنیم. پرش با اسکی دارای سه مفهوم اصلی فیزیک است: “گرانش”، “بالا” و “کشش”. جاذبه هر جسمی را که پرواز می کند به سمت زمین می کشد. گرانش روی همه اجسام به طور یکسان عمل می کند و ورزشکاران نمی توانند هیچ کاری برای کاهش اثر آن انجام دهند. اما ورزشکاران هنگام حرکت با هوا نیز تعامل دارند. این تعامل است که می تواند نیروی بالابر را ایجاد کند. آسانسور نیرویی است به سمت بالا که در اثر فشار هوا بر یک جسم ایجاد می شود. اگر نیروی ایجاد شده توسط بالابر تقریباً نیروی گرانش را متعادل کند، جسم ممکن است بلغزد یا پرواز کند.

برای ایجاد نیروی بالابر، جسم باید حرکت کند. هنگامی که جسمی در هوا حرکت می کند، سطح آن با ذرات هوا در تماس است و این ذرات را از مسیر بدن خارج می کند. هنگامی که ذرات هوا به پایین رانده می شوند، طبق قانون سوم حرکت نیوتن، بدن به سمت بالا رانده می شود، که بیان می کند برای هر عمل واکنشی برابر و مخالف وجود دارد. ذرات هوا که جسم را به سمت بالا هل می دهند، یک خیز ایجاد می کنند. افزایش سرعت و همچنین افزایش سطح باعث افزایش میزان بالابر می شود. زاویه حمله – زاویه جسم نسبت به جهت جریان هوا – همچنین می تواند بر نیروی بالابر تأثیر بگذارد.

اگرچه ممکن است همه اینها پیچیده به نظر برسد، اما این اصول را می توان به راحتی با بیرون آوردن دست از شیشه ماشین توضیح داد. اگر دست خود را کاملا صاف نگه دارید، کم و بیش در جای خود باقی می ماند. اما اگر دست خود را طوری کج کنید که قسمت پایین آن در جهت باد باشد، با ورود ذرات هوا دست شما به سمت بالا کشیده می شود. چنین برخوردهایی بین جسم و هوا که باعث بالا آمدن می شود نیز باعث تنش می شود. “کشیدن” در برابر حرکت رو به جلو هر جسمی مقاومت می کند و سرعت آن را کاهش می دهد. با کاهش سرعت، “بالا” نیز کاهش می یابد و طول پرواز را محدود می کند. برای اسکی پرش ها، هدف استفاده از موقعیت دقیق بدن برای به حداکثر رساندن وزن و در عین حال به حداقل رساندن کشش است.

“پرواز” در سکوی پرش

اسکی بازان از بالای پیست شروع می کنند و سپس به پایین می روند تا سرعت مورد نیاز را ایجاد کنند. آنها به دقت خم می شوند تا اصطکاک بین اسکی و سطح شیب دار کاهش یابد. وقتی به انتهای مسیر می رسند، می توانند با سرعت 60 مایل در ساعت (96 کیلومتر در ساعت) حرکت کنند. سطح شیب دار به نقطه تیک آف ختم می شود که اگر متوجه شده باشید در واقع زاویه 10 درجه نسبت به پایین دارد. درست قبل از اینکه ورزشکاران به انتهای رمپ برسند، می پرند. پیست اسکی طوری طراحی شده است که مسیر طی شده توسط یک جامپر را تقلید کند به طوری که هرگز از سطح زمین 10 تا 15 فوت بالاتر نباشد.

وقتی ورزشکاران در هوا هستند، لذت فیزیک شروع می شود. جامپرها تمام تلاش خود را می کنند تا با به حداقل رساندن کشش، نیرو را به حداکثر برسانند. ورزشکاران هرگز قادر نخواهند بود برای غلبه بر جاذبه زمین به اندازه کافی بالابر ایجاد کنند، اما هر چه نیروی بالابر بیشتری ایجاد کنند، کندتر سقوط می کنند و پایین تر به تپه می رسند. برای انجام این کار، ورزشکاران اسکی و بدن خود را تقریباً موازی با زمین قرار می دهند و اسکی های V شکل را که هیچ شکلی ندارند، قرار می دهند. این موقعیت سطح را بالا می برد که باعث ایجاد نیروی بالابر می شود و آنها را در زاویه حمله ایده آل قرار می دهد که همچنین نیروی بالابر را به حداکثر می رساند. همانطور که کشش سرعت اسکی باز را کاهش می دهد، بالابر کاهش می یابد و نیروی گرانش همچنان بر روی جامپر تأثیر می گذارد. سپس ورزشکار سریعتر و سریعتر شروع به سقوط می کند تا زمانی که فرود بیاید.

هنگام اسکی از قوانین فیزیک پیروی کنید

علاوه بر فیزیک، عوامل زیادی مانند باد، تجهیزات و حتی بدن خود ورزشکار وجود دارد که می تواند بر روند پرش تأثیر بگذارد. بنابراین قوانین زیادی برای استاندارد و ایمن ساختن این شرایط وجود دارد. با مشاهده رویدادها، ممکن است متوجه شوید که قدرت نقطه شروع را به سمت بالا یا پایین شیب حرکت می دهد. این تنظیم بر اساس سرعت باد است، زیرا بادهای مخالف سریع‌تر سریع‌تر شتاب می‌گیرند و پرش‌های طولانی‌تری انجام می‌دهند که می‌توانند از یک منطقه فرود امن عبور کنند.

طول خود اسکی نیز قابل تنظیم است و به قد و وزن اسکی باز بستگی دارد. اسکی می تواند تا 145 درصد از قد یک اسکی باز باشد و اسکی بازانی با شاخص توده بدنی کمتر از 21 باید اسکی کوتاه تری داشته باشند. اسکی های بلند همیشه بهترین نیستند، زیرا هر چه اسکی سنگین تر باشد، نیاز به بالابر بیشتری برای نگه داشتن آن در هوا دارید. در نهایت، اسکی بازان باید لباس های تنگ بپوشند تا ورزشکاران از لباس خود به عنوان منبع اضافی برای بالابر استفاده نکنند. در حالی که ممکن است هنگام تماشای مسابقات تخته پرشی مجذوب قدرت ورزشکاران شده باشید، اما اکنون می دانید که آن ها علاوه بر توانایی های بدنی، به مفاهیم فیزیک و البته کاربرد آنها نیز به خوبی آشنا هستند.

منبع: theconversation

ترجمه: مصطفی جرفی فرارو