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如果我们尽力向上跳跃，可以离地大约半秒钟。迈克尔·乔丹可以在空中停留 लगभग一秒钟。虽然冬季奥运会上有许多项目都展示了运动员在空中的运动能力和力量，但没有哪个项目像跳台滑雪这样 模糊了跳跃和飞翔之间的界限。
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我向学生讲授关于 运动物理学的知识。跳台滑雪也许是冬季奥运会中最能展示物理学实际应用的项目之一。获胜者是飞行距离最远、飞行和着陆姿势最优美的运动员。通过将滑雪板和身体变成本质上的翅膀，跳台滑雪运动员能够对抗重力，并在空中停留五到七秒，飞行距离大约相当于 一个足球场的长度。那么他们是如何做到的呢？
如何飞行
跳台滑雪运动中运用了三个主要的物理学概念：重力、升力和阻力。
重力将飞行中的任何物体向下拉向地面。重力对所有物体的影响是相同的，运动员无法减弱其作用。但是，运动员在运动时也会与空气相互作用。正是这种相互作用可以产生升力，升力是由空气向上推物体产生的力。如果升力产生的力大致平衡了重力，物体就可以滑翔或飞行。
为了产生升力，物体需要运动。当物体在空气中运动时，其表面与空气粒子碰撞，并将 这些粒子推出 物体的路径。当空气粒子被向下推时，根据 牛顿第三定律，物体会被向上推，该定律指出，对于每个作用力，都有一个大小相等、方向相反的反作用力。空气粒子向上推物体就是产生升力的原因。增加速度以及增加表面积都会增加升力。 迎角—物体相对于气流方向的角度—也会影响升力。角度太陡，物体会失速；角度太平，则无法向下推空气粒子。
虽然这一切看起来可能很复杂，但将手伸出车窗就可以完美地说明这些原理。如果您将手掌完全放平，它或多或少会保持在原位。但是，如果您倾斜手掌，使手掌底部朝向风的方向，当空气粒子撞击手掌时，您的手掌就会被向上推。这就是升力。
物体与空气之间产生升力的相同碰撞也会产生 阻力。阻力会抵抗任何物体的向前运动并使其减速。随着速度降低，升力也会随之降低，从而限制了飞行距离。
对于跳台滑雪运动员来说，目标是利用精心的身体姿势来最大化升力，同时尽可能地减少阻力。
在出色的跳跃过程中，运动员将最大化升力并滑翔很远的距离。
脚踏滑雪板飞行
滑雪者从高高的斜坡上开始滑行，然后向下坡滑雪以产生速度。他们通过蹲伏下来并小心地控制方向来最大限度地减少阻力，以减少滑雪板和跳台之间的摩擦。当他们到达末端时，速度可以达到 每小时 60 英里（96 公里/小时）。
跳台在起跳点处结束，如果您仔细观察，实际上起跳点有一个略微向下的 10 度角。就在运动员到达跳台末端之前，他们会跳起来。滑雪着陆坡的设计旨在模拟跳跃者将要采取的路径，以便他们始终不会高于地面 10 到 15 英尺。
一旦运动员腾空，有趣的物理学就开始了。
跳跃者会尽一切努力产生尽可能大的升力，同时最大限度地减少阻力。运动员永远无法产生足够的升力来完全克服重力，但他们产生的升力越大，他们下落的速度就会越慢，并且他们将在山坡上滑行得更远。
为了做到这一点，运动员会将滑雪板和身体调整到几乎与地面平行的位置，并将滑雪板呈 V 字形放置在身体轮廓之外。这个姿势增加了产生升力的表面积，并使他们处于理想的迎角，从而最大化升力。
由于阻力降低了滑雪者的速度，升力会减小，而重力会继续拉动跳跃者。运动员将开始越来越快地下降，直到他们着陆。
规则遵循物理学原理
由于涉及到如此多的物理学原理，风、设备选择甚至运动员自身的身体都有很多方式会影响跳跃的距离。因此，为了保持公平和安全，制定了 许多规则。
在观看比赛时，您可能会注意到官员将起跳点向上或向下移动斜坡。这种调整是根据风速进行的，因为更快的逆风会产生更大的升力，并导致更长的跳跃，可能会超出安全着陆区。
滑雪板的长度也受到监管，并与滑雪者的身高和体重相关。滑雪板最长可以是滑雪者身高的 145%，并且体重指数低于 21 的滑雪者必须使用较短的滑雪板。长滑雪板并不总是最好的，因为滑雪板越重，你需要产生的升力就越大才能保持在空中。最后，滑雪者必须 穿着紧身服，以确保运动员不会将他们的服装用作额外的升力来源。
当您收看奥运会，惊叹于运动员的身体力量时，也请花点时间思考他们对物理学概念的掌握。
本文最初发表于 The Conversation。阅读 原文。