利用空氣動(dòng)力學(xué)和物理學(xué)概念，跳臺(tái)滑雪運(yùn)動(dòng)員可以在至少一段時(shí)間內(nèi)克服重力。

　　當(dāng)我們竭盡全力跳起時(shí)，可以保持大約半秒鐘的騰空狀態(tài)。作為籃球飛人，邁克爾·喬丹可以在空中停留近一秒鐘。在冬奧會(huì)上，很多比賽項(xiàng)目都要求運(yùn)動(dòng)員在高空表現(xiàn)出非凡的運(yùn)動(dòng)能力和力量，但沒(méi)有哪個(gè)項(xiàng)目能像跳臺(tái)滑雪那樣模糊跳躍和飛行之間的界限。

　　跳臺(tái)滑雪可能是冬奧會(huì)上最能夠展示物理運(yùn)動(dòng)的項(xiàng)目之一。獲勝的運(yùn)動(dòng)員需要飛行得最遠(yuǎn)，同時(shí)做出最佳的姿勢(shì)并完美降落。借助滑雪板和身體姿勢(shì)的變化，跳臺(tái)滑雪運(yùn)動(dòng)員仿佛擁有了翅膀，得以克服重力。他們可以在空中停留5到7秒，飛行距離相當(dāng)于一個(gè)足球場(chǎng)的長(zhǎng)度。那么，他們是怎么做到的呢？

　　懸掛式滑翔機(jī)有很大的機(jī)翼，非常符合空氣動(dòng)力學(xué)，而且非常輕。所有這些都能在沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下最大限度地提高升力，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離飛行。

　　如何飛翔？

　　在跳臺(tái)滑雪的物理學(xué)中，有三個(gè)主要的概念：重力、升力和阻力。

　　重力將飛行中的任何物體拉向地面。對(duì)所有物體而言，重力的作用都是平等的，運(yùn)動(dòng)員們沒(méi)有辦法減輕它的影響。但是，運(yùn)動(dòng)員在飛行和做動(dòng)作時(shí)也會(huì)與空氣互動(dòng)。正是這種相互作用產(chǎn)生了升力——由空氣推動(dòng)物體而產(chǎn)生的向上的力。如果升力與重力大致相等，物體就可以滑翔或飛行。

　　為了產(chǎn)生升力，物體就需要處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)物體在空氣中運(yùn)動(dòng)時(shí)，其表面與空氣中的粒子碰撞，并將這些粒子從物體的運(yùn)動(dòng)軌跡推開(kāi)。根據(jù)牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律，空氣粒子被向下推時(shí)，物體就會(huì)被向上推。牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律認(rèn)為，每一個(gè)作用力都有一個(gè)大小相等、方向相反的反作用力。于是，向上推動(dòng)物體的空氣粒子就產(chǎn)生了升力。速度提高和表面積增加都會(huì)使升力增大。物體相對(duì)于氣流方向的角度，也就是迎角，也會(huì)影響升力。迎角太陡的話，物體就會(huì)失速；如果過(guò)于平坦，物體就無(wú)法向下擠壓空氣粒子。

　　這一切看起來(lái)似乎很復(fù)雜，但如果你曾把手伸出車窗，就能完美地理解這些遠(yuǎn)離。如果你的手完全平放，那它大致會(huì)停留在原來(lái)的位置；但如果你把手掌傾斜，使底部面對(duì)風(fēng)的方向，那你的手就會(huì)與空氣粒子碰撞，被向上推。這就是升力。

　　物體與空氣的碰撞既提供了升力，也產(chǎn)生了阻力。阻力會(huì)阻礙物體向前的運(yùn)動(dòng)，使其減速。隨著速度的下降，升力也會(huì)下降，從而限制了飛行的距離。

　　對(duì)于跳臺(tái)滑雪運(yùn)動(dòng)員來(lái)說(shuō)，他們要做的就是小心地改變身體姿勢(shì)，以最大限度地提高升力，同時(shí)盡可能地減少阻力。

　　跳臺(tái)滑雪運(yùn)動(dòng)中的許多規(guī)定，比如起點(diǎn)的高度和滑雪板的長(zhǎng)度等，都是根據(jù)自然條件和運(yùn)動(dòng)員自身的身高和體重而變化的。

　　在滑雪板上飛翔

　　滑雪者從高高的助滑道開(kāi)始向下滑，產(chǎn)生足夠高的起飛速度。在這一過(guò)程中，他們通過(guò)下蹲和小心地轉(zhuǎn)向，來(lái)減少滑雪板和坡道之間的摩擦，使阻力降到最低。在到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，他們可以以每小時(shí)96公里的速度前進(jìn)。

　　助滑道的終點(diǎn)也是起跳點(diǎn)，仔細(xì)看的話，你會(huì)發(fā)現(xiàn)起跳點(diǎn)實(shí)際上呈略微向下的10度角。就在運(yùn)動(dòng)員到達(dá)助滑道的盡頭時(shí)，他們會(huì)騰空而起。滑雪場(chǎng)的降落坡在設(shè)計(jì)上模擬了跳臺(tái)滑雪運(yùn)動(dòng)員即將著陸的路徑，使他們永遠(yuǎn)不會(huì)超過(guò)地面3米到4.6米。

　　一旦運(yùn)動(dòng)員騰空，一些有趣的物理學(xué)過(guò)程就開(kāi)始了。

　　跳臺(tái)滑雪運(yùn)動(dòng)員會(huì)盡其所能，在減少阻力的同時(shí)產(chǎn)生盡可能多的升力。當(dāng)然，運(yùn)動(dòng)員們永遠(yuǎn)不可能產(chǎn)生足夠的升力來(lái)完全克服重力，但如果產(chǎn)生的升力越大，他們下降的速度就越慢，往坡下就會(huì)飛得越遠(yuǎn)。

　　要做到這一點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)員們要使自己的身體和滑雪板與地面幾乎平行，同時(shí)把滑雪板放在身體的外側(cè)，形成V字形。這一姿勢(shì)增加了產(chǎn)生升力的表面積，使運(yùn)動(dòng)員處于理想的迎角，也將最大限度地提高升力。

　　在飛行過(guò)程中，阻力會(huì)降低滑雪者的速度，使升力下降，同時(shí)重力仍在將滑雪者往下拉。因此，滑雪運(yùn)動(dòng)員會(huì)下降得越來(lái)越快，直到著陸。

　　遵循物理規(guī)律

　　有如此多的物理因素在滑雪過(guò)程中發(fā)揮著作用，風(fēng)的影響，滑雪設(shè)備的選擇，甚至運(yùn)動(dòng)員自己的身體，都可能在很多方面影響跳躍的距離。因此，為了保持比賽的公平和安全，國(guó)際滑雪聯(lián)合會(huì)制定了許多規(guī)定。

　　在觀看比賽時(shí)，你可能會(huì)注意到舉辦方會(huì)將起點(diǎn)上下移動(dòng)。這種調(diào)整是根據(jù)風(fēng)速來(lái)進(jìn)行的，因?yàn)楦斓哪骘L(fēng)將產(chǎn)生更大的升力，導(dǎo)致更長(zhǎng)的飛行距離，從而可能越過(guò)安全著陸區(qū)。

　　滑雪板的長(zhǎng)度也與滑雪者的身高和體重有關(guān)。滑雪板最多可以達(dá)到滑雪者身高的145%，身體質(zhì)量指數(shù)（BMI）低于21的滑雪者必須使用較短的滑雪板。長(zhǎng)滑雪板并不總是有利的，因?yàn)榛┌逶街氐脑挘憔托枰a(chǎn)生更多的升力來(lái)保持在空中。最后，滑雪者必須穿著緊身衣，以確保他們不會(huì)利用衣物來(lái)產(chǎn)生額外的升力。

　　2022年北京冬季奧運(yùn)會(huì)精彩紛呈，當(dāng)我們驚嘆于運(yùn)動(dòng)員們的出色表現(xiàn)時(shí)，不妨花點(diǎn)時(shí)間，思考一下他們都經(jīng)歷了哪些有趣的物理學(xué)過(guò)程。（任天）