Se tu o io saltiamo in aria il più in alto possibile, possiamo rimanere sollevati da terra per circa mezzo secondo. Michael Jordan potrebbe rimanere in alto per quasi un secondo. Mentre ci sono molti eventi alle Olimpiadi invernali che presentano atleti che eseguono prodezze di atletismo e forza mentre sono in alto nell'aria, nessuno offusca il confine tra saltare e volare tanto quanto il salto con gli sci.

Insegno agli studenti la fisica dello sport. Il salto con gli sci è forse uno degli eventi più intriganti dei Giochi Invernali per mostrare la fisica in azione. Il vincitore è l'atleta che viaggia più lontano e che vola e atterra con il miglior stile. Trasformando i loro sci e il corpo in quella che è essenzialmente un'ala, i saltatori con gli sci sono in grado di combattere la gravità e rimanere in volo per cinque o sette secondi mentre viaggiano per la lunghezza di un campo da calcio attraverso l'aria. Allora come fanno questo?

Come volare

Nel salto con gli sci entrano in gioco tre concetti principali della fisica:gravità, portanza e resistenza.

La gravità trascina qualsiasi oggetto in volo verso il suolo. La gravità agisce su tutti gli oggetti allo stesso modo e non c'è nulla che gli atleti possano fare per ridurne l'effetto. Ma gli atleti interagiscono anche con l'aria mentre si muovono. È questa interazione che può produrre portanza, che è una forza verso l'alto prodotta dall'aria che spinge su un oggetto. Se la forza prodotta dall'ascensore bilancia grosso modo la forza di gravità, un oggetto può planare o volare.

Per produrre ascensore, un oggetto deve essere in movimento. Quando l'oggetto si muove nell'aria, la sua superficie entra in collisione con le particelle d'aria e spinge queste particelle fuori dal percorso dell'oggetto. Quando le particelle d'aria vengono spinte verso il basso, l'oggetto viene spinto verso l'alto secondo la terza legge del moto di Newton, che dice che per ogni azione c'è una reazione uguale e contraria. Le particelle d'aria che spingono un oggetto verso l'alto sono ciò che crea sollevamento. L'aumento della velocità e l'aumento della superficie aumenteranno la quantità di portanza. Anche l'angolo di attacco, l'angolo dell'oggetto rispetto alla direzione del flusso d'aria, può influire sulla portanza. Troppo ripido e l'oggetto si bloccherà, troppo piatto e non spingerà verso il basso le particelle d'aria.

Anche se tutto questo può sembrare complicato, sporgere la mano dal finestrino di un'auto illustra perfettamente questi principi. Se tieni la mano perfettamente piatta, rimarrà più o meno al suo posto. Tuttavia, se inclini la mano in modo che il fondo sia rivolto nella direzione del vento, la tua mano verrà spinta verso l'alto mentre le particelle d'aria entrano in collisione con essa. Questo è l'ascensore.

Le stesse collisioni tra un oggetto e l'aria che forniscono portanza producono anche resistenza. Il trascinamento resiste al movimento in avanti di qualsiasi oggetto e lo rallenta. Al diminuire della velocità, diminuisce anche la portanza, limitando la durata di un volo.

Per i saltatori con gli sci, l'obiettivo è utilizzare un posizionamento accurato del corpo per massimizzare la portanza riducendo il più possibile la resistenza.

Volare con gli sci

Gli sciatori iniziano in alto su un pendio, quindi sciano in discesa per generare velocità. Riducono al minimo la resistenza accovacciandosi e sterzano con attenzione per ridurre l'attrito tra gli sci e la rampa. Quando raggiungono la fine, possono viaggiare a 60 miglia orarie (96 km/h).

La rampa termina in un punto di decollo che, se guardi da vicino, è in realtà con un leggero angolo di 10 gradi verso il basso. Poco prima che gli atleti raggiungano la fine della rampa, saltano. La pista di atterraggio degli sci è progettata per imitare il percorso di un saltatore in modo che non siano mai a più di 10-15 piedi dal suolo.

Una volta che gli atleti sono in aria, inizia il divertimento della fisica.

I ponticelli fanno tutto il possibile per produrre la massima portanza possibile riducendo al minimo la resistenza. Gli atleti non saranno mai in grado di generare una portanza sufficiente per superare completamente la gravità, ma più portanza generano, più lentamente cadranno e più scenderanno lungo la collina.

Per fare ciò, gli atleti allineano gli sci e il corpo quasi paralleli al suolo e posizionano gli sci a forma di V appena fuori dalla forma del corpo. Questa posizione aumenta la superficie che genera portanza e li mette nell'angolo di attacco ideale che massimizzerà anche la portanza.

Poiché la resistenza riduce la velocità dello sciatore, la portanza diminuisce e la gravità continua a tirare sul saltatore. Gli atleti inizieranno a cadere sempre più velocemente fino all'atterraggio.

Le regole seguono la fisica

Con così tanta fisica in gioco, ci sono molti modi in cui il vento, le scelte dell'attrezzatura e persino il corpo degli atleti possono influenzare quanto lontano può arrivare un salto. Quindi, per mantenere le cose eque e sicure, ci sono molte normative.

Mentre guardi gli eventi, potresti notare gli ufficiali che spostano il punto di partenza su o giù per il pendio. Questa regolazione viene effettuata in base alla velocità del vento poiché venti contrari più veloci produrranno più portanza e si tradurranno in salti più lunghi che potrebbero superare la zona di atterraggio sicura.

Anche la lunghezza dello sci è regolata e legata all'altezza e al peso dello sciatore. Gli sci possono essere al massimo il 145% dell'altezza dello sciatore e gli sciatori con un indice di massa corporea inferiore a 21 devono avere sci più corti. Gli sci lunghi non sono sempre i migliori in quanto più lo sci è pesante, maggiore è la portanza che devi produrre per rimanere in volo. Infine, gli sciatori devono indossare tute attillate per assicurarsi che gli atleti non utilizzino i loro vestiti come ulteriore fonte di sollevamento.

Mentre ti sintonizzi sulle Olimpiadi per ammirare la potenza fisica degli atleti, prenditi un momento per considerare anche la loro padronanza dei concetti di fisica.