ฟิสิกส์ประหลาดของการกระโดดสกี

นักกระโดดสกีโอลิมปิกทำทุกอย่างที่ทำได้เพื่อต่อต้านผลกระทบของแรงโน้มถ่วงและบินให้ไกลที่สุดเท่าที่จะทำได้

หากคุณหรือฉันกระโดดขึ้นไปในอากาศให้สูงที่สุด เราสามารถอยู่เหนือพื้นได้ประมาณครึ่งวินาที Michael Jordan สามารถอยู่บนที่สูงได้เกือบหนึ่งวินาที ในขณะที่มีกิจกรรมมากมายในโอลิมปิกฤดูหนาวที่มีนักกีฬาแสดงความสามารถด้านความเป็นนักกีฬาและพละกำลังในขณะที่อยู่บนอากาศ แต่ก็ไม่มีใครทำให้เส้นแบ่งระหว่างการกระโดดและการบินได้ชัดเจนเท่ากับการกระโดดสกี

ฉันสอนนักเรียนเกี่ยวกับฟิสิกส์ของกีฬา การกระโดดสกีอาจเป็นหนึ่งในกิจกรรมที่น่าสนใจที่สุดใน Winter Games เพื่อแสดงฟิสิกส์ในการดำเนินการ ผู้ชนะคือนักกีฬาที่เดินทางได้ไกลที่สุดและบินและลงจอดอย่างมีสไตล์ ด้วยการเปลี่ยนสกีและร่างกายของพวกเขาให้กลายเป็นปีก จัมเปอร์สกีสามารถต่อสู้กับแรงโน้มถ่วงและอยู่ในอากาศได้เป็นเวลาห้าถึงเจ็ดวินาทีขณะที่พวกเขาเดินทางประมาณความยาวของสนามฟุตบอลในอากาศ แล้วพวกเขาทำสิ่งนี้ได้อย่างไร?

วิธีการบิน

แนวคิดหลักสามประการจากฟิสิกส์คือการกระโดดสกี: แรงโน้มถ่วง การยก และการลาก

แรงโน้มถ่วงดึงวัตถุใดๆ ที่บินลงมาที่พื้น แรงโน้มถ่วงกระทำต่อวัตถุทั้งหมดอย่างเท่าเทียมกัน และไม่มีสิ่งใดที่นักกีฬาสามารถทำได้เพื่อลดผลกระทบ แต่นักกีฬาก็มีปฏิสัมพันธ์กับอากาศขณะเคลื่อนไหว ปฏิกิริยานี้ทำให้เกิดแรงยก ซึ่งเป็นแรงขึ้นที่เกิดจากอากาศที่ผลักวัตถุ หากแรงที่เกิดจากแรงยกทำให้แรงโน้มถ่วงสมดุลอย่างคร่าวๆ วัตถุก็จะร่อนหรือบินได้

ในการสร้างลิฟต์ วัตถุต้องเคลื่อนที่ ขณะที่วัตถุเคลื่อนที่ในอากาศ พื้นผิวของวัตถุชนกับอนุภาคในอากาศและผลักอนุภาคเหล่านี้ออกจากเส้นทางของวัตถุ เมื่ออนุภาคในอากาศถูกผลักลงมา วัตถุนั้นจะถูกดันขึ้นตามกฎการเคลื่อนที่ข้อที่สามของนิวตัน ซึ่งบอกว่าทุกๆ การกระทำจะมีปฏิกิริยาที่เท่ากันและตรงกันข้าม อนุภาคในอากาศที่ผลักวัตถุขึ้นไปข้างบนคือสิ่งที่สร้างแรงยก การเพิ่มความเร็วและการเพิ่มพื้นที่ผิวจะเพิ่มปริมาณการยก มุมของการโจมตี – มุมของวัตถุที่สัมพันธ์กับทิศทางการไหลของอากาศ – สามารถส่งผลต่อการยกได้เช่นกัน สูงชันเกินไปและวัตถุจะหยุดนิ่ง แบนเกินไป และจะไม่กดอนุภาคในอากาศ

แม้ว่าทั้งหมดนี้อาจดูซับซ้อน แต่การยื่นมือออกไปนอกหน้าต่างรถแสดงให้เห็นถึงหลักการเหล่านี้ได้อย่างสมบูรณ์แบบ หากคุณวางมือราบเรียบ มือก็จะอยู่กับที่ไม่มากก็น้อย อย่างไรก็ตาม หากคุณเอียงมือโดยให้ก้นหันไปทางลม มือของคุณจะถูกดันขึ้นด้านบนเมื่ออนุภาคอากาศชนกัน นั่นคือลิฟท์

การชนกันแบบเดียวกันระหว่างวัตถุกับอากาศซึ่งทำให้เกิดแรงยกก็ทำให้เกิดแรงต้านเช่นกัน การลากต่อต้านการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าของวัตถุใดๆ และทำให้มันช้าลง เมื่อความเร็วลดลง ลิฟต์ก็เช่นกัน ซึ่งจะจำกัดความยาวของเที่ยวบิน

สำหรับนักกระโดดสกี เป้าหมายคือการใช้ตำแหน่งของร่างกายอย่างระมัดระวังเพื่อเพิ่มการยกสูงสุดในขณะที่ลดแรงต้านให้มากที่สุด

บินบนสกี

นักเล่นสกีเริ่มต้นจากที่สูงบนทางลาด จากนั้นเล่นสกีลงเนินเพื่อสร้างความเร็ว พวกมันลดแรงต้านด้วยการหมอบลงและบังคับทิศทางอย่างระมัดระวังเพื่อลดการเสียดสีระหว่างสกีกับทางลาด เมื่อถึงจุดสิ้นสุด พวกเขาสามารถวิ่งได้60 ไมล์ต่อชั่วโมง (96kph)

ทางลาดจะสิ้นสุดที่จุดบินขึ้น ซึ่งหากคุณมองใกล้ ๆ จริง ๆ แล้วจะทำมุมลงเล็กน้อยที่10 องศา ก่อนที่นักกีฬาจะถึงจุดสิ้นสุดของทางลาดพวกเขาจะกระโดด ทางลาดลงจอดสกีได้รับการออกแบบเพื่อเลียนแบบเส้นทางที่จัมเปอร์จะใช้เพื่อให้อยู่ เหนือพื้นดินไม่เกิน10 ถึง 15 ฟุต

เมื่อนักกีฬาลอยขึ้นไปในอากาศ ฟิสิกส์แสนสนุกก็เริ่มต้นขึ้น

จัมเปอร์ทำทุกอย่างที่ทำได้เพื่อสร้างแรงยกให้มากที่สุดในขณะที่ลดแรงต้าน นักกีฬาจะไม่สามารถสร้างแรงยกได้มากพอที่จะเอาชนะแรงโน้มถ่วงได้ทั้งหมด แต่ยิ่งสร้างแรงยกมากเท่าไร พวกเขาจะล้มช้าลงและยิ่งเดินลงเนินต่อไปได้

ในการทำเช่นนี้ นักกีฬาจะจัดสกีและลำตัวให้เกือบขนานกับพื้น และวางสกีให้เป็นรูปตัว V นอกรูปร่างของร่างกาย ตำแหน่งนี้จะเพิ่มพื้นที่ผิวที่สร้างแรงยกและทำให้อยู่ในมุมที่เหมาะสมของการโจมตีซึ่งจะช่วยเพิ่มแรงยกสูงสุดด้วย

เมื่อแรงต้านลดความเร็วของนักเล่นสกี แรงยกจะลดลงและแรงโน้มถ่วงจะดึงตัวจัมเปอร์ต่อไป นักกีฬาจะเริ่มล้มเร็วขึ้นเรื่อยๆ จนกว่าพวกเขาจะลงจอด

กฎเป็นไปตามหลักฟิสิกส์

ด้วยฟิสิกส์มากมายในการเล่น มีหลายวิธีที่ลม การเลือกอุปกรณ์ และแม้แต่ร่างกายของนักกีฬาเองก็สามารถส่งผลต่อระยะการกระโดดได้ ดังนั้นเพื่อให้สิ่งต่าง ๆ ยุติธรรมและปลอดภัย มีกฎระเบียบมากมาย

ขณะดูเหตุการณ์ คุณอาจสังเกตเห็นเจ้าหน้าที่ย้ายจุดเริ่มต้นขึ้นหรือลงทางลาด การปรับนี้ขึ้นอยู่กับความเร็วลม เนื่องจากลมปะทะที่เร็วจะทำให้แรงยกสูงขึ้น และส่งผลให้กระโดดได้ไกลกว่าซึ่งสามารถผ่านโซนลงจอดที่ปลอดภัยได้

ความยาวของสกียังถูกควบคุมและผูกติดอยู่กับส่วนสูงและน้ำหนักของนักเล่นสกี สกีมีความสูงได้มากถึง145 เปอร์เซ็นต์ของความสูงของนักเล่นสกี และนักสกีที่มีดัชนีมวลกายน้อยกว่า 21 ต้องมีสกีที่สั้นกว่า สกีแบบยาวไม่ได้ดีที่สุดเสมอไปเพราะสกีที่หนักกว่านั้น ยิ่งคุณต้องสร้างลิฟต์มากเท่านั้นเพื่อให้อยู่ในอากาศ สุดท้ายนี้ นักสกีต้องสวมชุดรัดรูปเพื่อให้แน่ใจว่านักกีฬาจะไม่ใช้เสื้อผ้าของตนเป็นแหล่งเสริมในการยก

ในขณะที่คุณปรับแต่งการแข่งขันกีฬาโอลิมปิกเพื่อประหลาดใจในพลังทางกายภาพของนักกีฬา ใช้เวลาสักครู่เพื่อพิจารณาถึงความเชี่ยวชาญของพวกเขาในแนวคิดฟิสิกส์

Amy Pope เป็นอาจารย์อาวุโสด้านฟิสิกส์และดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยเคลมสัน

หน้าแรก

เครดิต
https://cheapmedpharm.com/
https://portugalmatrix.com/
https://andrei-griazev.com
https://everythingdetroitstore.com/
https://theditv.com/
https://multidecorartesania.com/
https://deai-z.com/
https://brighamcitybowling.com/
https://youhuazhushou.com/