Прыжки на лыжах с трамплина: как физика помогает спортсменам парить в воздухе

В прыжках с трамплина задействованы три физических явления: гравитация, подъемная сила и сопротивление. Сила притяжения действует на любой объект, находящийся в воздухе, и спортсмены никак не могут на нее повлиять. Однако они способны правильно взаимодействовать с воздухом, чтобы создавать подъемную силу, равную гравитации, чтобы парить в воздухе.

Чтобы создать подъемную силу, объект должен двигаться. Когда лыжник скатывается с трамплина, он старается минимизировать сопротивление, пригибаясь и осторожно управляя движениями, чтобы сократить трение между лыжами и рампой. К моменту прыжка спортсмен может разогнаться до скорости в 96 км/ч.

После преодоления трамплина и взлета, в силу вступает третий закон Ньютона (простыми словами - на каждое действие есть равное ему противодействие). Тело и лыжи спортсмена начинают как бы давить на молекулы воздуха, которые отвечают тем же. Получается, что они приподнимают летящего спортсмена вверх — создается подъемная сила, и лыжник парит в воздухе.

При этом лыжник должен выбрать правильный угол наклона, поскольку от этого зависит площадь его соприкосновения с воздухом. Поэтому спортсмены летят почти параллельно земле и ставят лыжи в V-образное положение, которое увеличивает площадь поверхности и создает идеальный угол для образования хорошей подъемной силы.

Чтобы лучше понять, как это работает, представьте, что произойдет, если высунуть руку из окна автомобиля во время движения. Если вы повернете ладонь ребром по направлению движения, то на руку будет воздействовать меньшая сила, и она останется на месте. А вот если вы повернете ладонь перпендикулярно дороге, то ее сразу же унесет назад. При небольшом повороте ладони она будет немного приподниматься вверх — будет парить.

Что касается сопротивления, то оно помогает прыгуну приземлиться — замедляет движение спортсмена, за счет чего подъемная сила уменьшается, и лыжник плавно опускается вниз.