以下文章經 The Conversation 許可轉載，The Conversation是一家報道最新研究的線上出版物。
如果我們盡力向上跳躍，可以離地大約半秒鐘。邁克爾·喬丹可以在空中停留 लगभग一秒鐘。雖然冬季奧運會上有許多專案都展示了運動員在空中的運動能力和力量，但沒有哪個專案像跳臺滑雪這樣 模糊了跳躍和飛翔之間的界限。
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我向學生講授關於 運動物理學的知識。跳臺滑雪也許是冬季奧運會中最能展示物理學實際應用的專案之一。獲勝者是飛行距離最遠、飛行和著陸姿勢最優美的運動員。透過將滑雪板和身體變成本質上的翅膀，跳臺滑雪運動員能夠對抗重力，並在空中停留五到七秒，飛行距離大約相當於 一個足球場的長度。那麼他們是如何做到的呢？
如何飛行
跳臺滑雪運動中運用了三個主要的物理學概念：重力、升力和阻力。
重力將飛行中的任何物體向下拉向地面。重力對所有物體的影響是相同的，運動員無法減弱其作用。但是，運動員在運動時也會與空氣相互作用。正是這種相互作用可以產生升力，升力是由空氣向上推物體產生的力。如果升力產生的力大致平衡了重力，物體就可以滑翔或飛行。
為了產生升力，物體需要運動。當物體在空氣中運動時，其表面與空氣粒子碰撞，並將 這些粒子推出 物體的路徑。當空氣粒子被向下推時，根據 牛頓第三定律，物體會被向上推，該定律指出，對於每個作用力，都有一個大小相等、方向相反的反作用力。空氣粒子向上推物體就是產生升力的原因。增加速度以及增加表面積都會增加升力。 迎角—物體相對於氣流方向的角度—也會影響升力。角度太陡，物體會失速；角度太平，則無法向下推空氣粒子。
雖然這一切看起來可能很複雜，但將手伸出車窗就可以完美地說明這些原理。如果您將手掌完全放平，它或多或少會保持在原位。但是，如果您傾斜手掌，使手掌底部朝向風的方向，當空氣粒子撞擊手掌時，您的手掌就會被向上推。這就是升力。
物體與空氣之間產生升力的相同碰撞也會產生 阻力。阻力會抵抗任何物體的向前運動並使其減速。隨著速度降低，升力也會隨之降低，從而限制了飛行距離。
對於跳臺滑雪運動員來說，目標是利用精心的身體姿勢來最大化升力，同時儘可能地減少阻力。
在出色的跳躍過程中，運動員將最大化升力並滑翔很遠的距離。
腳踏滑雪板飛行
滑雪者從高高的斜坡上開始滑行，然後向下坡滑雪以產生速度。他們透過蹲伏下來並小心地控制方向來最大限度地減少阻力，以減少滑雪板和跳臺之間的摩擦。當他們到達末端時，速度可以達到 每小時 60 英里（96 公里/小時）。
跳臺在起跳點處結束，如果您仔細觀察，實際上起跳點有一個略微向下的 10 度角。就在運動員到達跳臺末端之前，他們會跳起來。滑雪著陸坡的設計旨在模擬跳躍者將要採取的路徑，以便他們始終不會高於地面 10 到 15 英尺。
一旦運動員騰空，有趣的物理學就開始了。
跳躍者會盡一切努力產生儘可能大的升力，同時最大限度地減少阻力。運動員永遠無法產生足夠的升力來完全克服重力，但他們產生的升力越大，他們下落的速度就會越慢，並且他們將在山坡上滑行得更遠。
為了做到這一點，運動員會將滑雪板和身體調整到幾乎與地面平行的位置，並將滑雪板呈 V 字形放置在身體輪廓之外。這個姿勢增加了產生升力的表面積，並使他們處於理想的迎角，從而最大化升力。
由於阻力降低了滑雪者的速度，升力會減小，而重力會繼續拉動跳躍者。運動員將開始越來越快地下降，直到他們著陸。
規則遵循物理學原理
由於涉及到如此多的物理學原理，風、裝置選擇甚至運動員自身的身體都有很多方式會影響跳躍的距離。因此，為了保持公平和安全，制定了 許多規則。
在觀看比賽時，您可能會注意到官員將起跳點向上或向下移動斜坡。這種調整是根據風速進行的，因為更快的逆風會產生更大的升力，並導致更長的跳躍，可能會超出安全著陸區。
滑雪板的長度也受到監管，並與滑雪者的身高和體重相關。滑雪板最長可以是滑雪者身高的 145%，並且體重指數低於 21 的滑雪者必須使用較短的滑雪板。長滑雪板並不總是最好的，因為滑雪板越重，你需要產生的升力就越大才能保持在空中。最後，滑雪者必須 穿著緊身服，以確保運動員不會將他們的服裝用作額外的升力來源。
當您收看奧運會，驚歎於運動員的身體力量時，也請花點時間思考他們對物理學概念的掌握。
本文最初發表於 The Conversation。閱讀 原文。