اسکی پرش؛ پرواز یا سقوط؟ علم چه می‌گوید!

فرارو- المپیک زمستانی ۲۰۲۲ پکن به پایان رسید و احتمالاً بسیاری از ما برخی از مسابقات آن را دنبال کرده ایم. یکی از رقابت‌های جذاب این رویداد، بی شک مسابقات اسکی پرش است که در آن ورزشکار پس از طی مسیری در یک سکوی شیب دار، مسافتی باور نکردنی را در آسمان به پرواز در می‌آید و در نهایت بدون هیچ مشکلی فرود می‌آید. اما شاید برای بسیاری از ما این سوال مطرح است که این عمل دقیقاً به شکلی صورت می‌پذیرد. آیا ورزشکار از لحاظ فیزیکی واقعاً به پرواز در می‌آید یا اینکه سقوطی کنترل شده را انجام می‌دهد؟

به گزارش فرارو، علم می‌گوید اگر هریک از ما تا حد امکان به هوا بپریم، می‌توانیم حدود نیم ثانیه از زمین فاصله بگیریم و در آسمان بمانیم. مایکل جردن می‌توانست تقریباً یک ثانیه در هوا بماند. اگرچه ورزش‌های زیادی وجود دارد که با حرکت در آسمان و پرش مربوط می‌شوند، اما واقعیت این است که هیچ یک از آن‌ها به اندازه اسکی پرش مرز بین پرش و پرواز را محو نمی‌کند. اسکی پرش شاید یکی از جذاب‌ترین رویداد‌های بازی‌های زمستانی برای نشان دادن فیزیک در عمل باشد. برنده ورزشکاری است که دورترین مسافت را طی کند و با بهترین سبک پرواز کند و فرود آید. با تبدیل اسکی و بدن به چیزی که اساساً شبیه یک بال است، ورزشکاران این رشته می‌توانند در طول مسافتی به اندازه یک زمین فوتبال در هوا حرکت کنند، با جاذبه مبارزه کنند و پنج تا هفت ثانیه در هوا بمانند.

برای توضیح عملی این رویداد بهتر است کمی موضوع را بازتر کنیم. سه مفهوم اصلی فیزیک در اسکی پرش وجود دارد: «گرانش»، «بلند کردن» و «کشیدن». گرانش هر جسمی را که در حال پرواز است به سمت زمین می‌کشد. گرانش روی همه اجسام به طور یکسان عمل می‌کند و ورزشکاران هیچ کاری نمی‌توانند برای کاهش اثر آن انجام دهند. اما ورزشکاران هنگام حرکت با هوا نیز تعامل دارند. این فعل و انفعال است که می‌تواند نیروی بالابر را ایجاد کند. بالابر نیرویی به سمت بالا است که توسط فشار هوا بر روی یک جسم ایجاد می‌شود. اگر نیروی تولید شده از بالابر تقریباً نیروی گرانش را متعادل کند، یک جسم می‌تواند سر بخورد یا پرواز کند.

برای تولید نیروی بالابر، یک جسم نیاز به حرکت دارد. با حرکت جسم در هوا، سطح آن با ذرات هوا برخورد می‌کند و این ذرات را از مسیر جسم خارج می‌کند. همانطور که ذرات هوا به پایین رانده می‌شوند، طبق قانون سوم حرکت نیوتن، جسم به سمت بالا رانده می‌شود که می‌گوید برای هر عمل، واکنشی برابر و مخالف وجود دارد. ذرات هوا که یک جسم را به سمت بالا هل می‌دهند همان چیزی است که بالابر را ایجاد می‌کند. افزایش سرعت و همچنین افزایش سطح باعث افزایش میزان بالابر می‌شود. زاویه حمله - زاویه جسم نسبت به جهت جریان هوا - همچنین می‌تواند بر روی بالابر اثر بگذارد.

اگرچه همه این‌ها ممکن است پیچیده به نظر برسد، بیرون آوردن دست از شیشه ماشین می‌تواند این اصول را به سادگی توضیح دهد. اگر دست خود را کاملا صاف نگه دارید، کم و بیش در جای خود باقی می‌ماند. با این حال، اگر دست خود را به گونه‌ای کج کنید که قسمت پایینی آن در جهت باد باشد، با برخورد ذرات هوا به سمت بالا، دست شما به سمت بالا رانده می‌شود. برخورد‌های مشابه بین یک جسم و هوا که باعث بالابرنده می‌شود نیز باعث ایجاد کشش می‌شود. «کشیدن» در برابر حرکت رو به جلو هر جسمی مقاومت می‌کند و سرعت آن را کاهش می‌دهد. با کاهش سرعت، «بلند کردن» نیز کاهش می‌یابد و طول پرواز را محدود می‌کند. برای ورزشکاران اسکی پرش، هدف استفاده از موقعیت‌گیری دقیق بدن برای به حداکثر رساندن وزنه و در عین حال کاهش کشش تا حد ممکن است.

«پرواز» در اسکی پرش

اسکی بازان از بالای یک شیب شروع به حرکت می‌کنند و سپس در سراشیبی اسکی می‌کنند تا سرعت لازم را ایجاد کنند. آن‌ها با خم شدن به پایین و با دقت هدایت می‌شوند تا اصطکاک بین اسکی و سطح شیب دار را کاهش دهند. زمانی که به پایان مسیر می‌رسند می‌توانند ۶۰ مایل در ساعت (۹۶ کیلومتر در ساعت) حرکت کنند. سطح شیب دار به نقطه تیک آف ختم می‌شود که اگر توجه کرده باشید در واقع در یک زاویه ۱۰ درجه به سمت پایین قرار دارد. درست قبل از اینکه ورزشکاران به انتهای رمپ برسند، می‌پرند. شیب فرود اسکی به گونه‌ای طراحی شده است که مسیری را که یک جامپر طی می‌کند تقلید کند، به طوری که هرگز بیش از ۱۰ تا ۱۵ فوت بالاتر از سطح زمین قرار نگیرد.

هنگامی که ورزشکاران در هوا هستند، تازه سرگرمی‌های فیزیک آغاز می‌شود. جامپر‌ها هر کاری که می‌توانند انجام می‌دهند تا حداکثر قدرت را داشته باشند و در عین حال نیروی کشش را به حداقل برسانند. ورزشکاران هرگز قادر نخواهند بود به اندازه کافی نیروی بالابر برای غلبه بر گرانش ایجاد کنند، اما هر چه نیروی بالابر بیشتری ایجاد کنند، کندتر سقوط می‌کنند و به پایین‌تر از تپه می‌رسند. برای انجام این کار، ورزشکاران، اسکی و بدن خود را تقریباً موازی با زمین قرار می‌دهند و اسکی‌های خود را به شکل V درست خارج از فرم بدن قرار می‌دهند. این موقعیت باعث افزایش سطحی می‌شود که نیروی بالابر را ایجاد می‌کند و آن‌ها را در زاویه حمله ایده آل قرار می‌دهد که باعث به حداکثر رساندن لیفت نیز می‌شود. همانطور که کشش سرعت اسکی باز را کاهش می‌دهد، بالابر کاهش می‌یابد و گرانش همچنان بر روی جامپر اثر می‌گذارد. در ادامه ورزشکار سریعتر و سریعتر شروع به سقوط خواهد کرد تا زمانی که فرود بیاید.

تبعیت از قوانین فیزیک در اسکی پرش

علاوه بر فیزیک، فاکتور‌های زیادی همچون باد، تجهیزات و حتی بدن خود ورزشکاران وجود دارد که می‌توانند بر میزان پیشرفت یک پرش تأثیر بگذارند؛ بنابراین برای استاندارد و ایمن نگه داشتن این شرایط، مقررات زیادی وجود دارد. در حین تماشای رویدادها، ممکن است متوجه شوید که مقامات نقطه شروع را از شیب بالا یا پایین می‌برند. این تنظیم بر اساس سرعت باد انجام می‌شود، زیرا باد‌های مخالف سریع‌تر باعث افزایش سرعت بیشتر و پرش‌های طولانی‌تری می‌شود که می‌تواند از منطقه فرود امن عبور کند.

طول خود اسکی نیز تنظیم شده و به قد و وزن اسکی باز بستگی دارد. اسکی حداکثر می‌تواند ۱۴۵ درصد از قد اسکی باز باشد و اسکی بازان با شاخص توده بدنی کمتر از ۲۱ باید اسکی کوتاه تری داشته باشند. اسکی‌های بلند همیشه بهترین نیستند، زیرا هر چه اسکی سنگین‌تر باشد، برای ماندن در هوا نیاز به نیروی بالابر بیشتری دارید. در نهایت، اسکی بازان باید لباس‌های تنگ بپوشند تا مسئولان مطمئن شوند که ورزشکاران از لباس خود به عنوان منبع اضافی برای بالابر استفاده نمی‌کنند. اگرچه به هنگام تماشای مسابقات اسکی پرش احتمالاً از توان و قدرت ورزشکاران این رشته به وجد آمده باشید، ولی اکنون می‌دانید که آن‌ها علاوه بر توانایی جسمانی، تسلط شگفت انگیزی بر مفاهیم فیزیک و البته به کار بردن آن‌ها نیز دارند.

منبع: theconversation

ترجمه: مصطفی جرفی-فرارو