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Quarta-feira, Julho 6, 2022

Salto olímpico de esqui: cair ou voar com estilo?

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O seguinte ensaio é reimpresso com permissão de A conversaA conversauma publicação online que cobre as pesquisas mais recentes.

Se você ou eu pularmos no ar o mais alto possível, podemos ficar fora do chão por cerca de meio segundo. Michael Jordan poderia ficar no ar por quase um segundo. Embora existam muitos eventos nos Jogos Olímpicos de Inverno que apresentam atletas realizando proezas de atletismo e força no ar, nenhum borrar a linha entre pular e voar tanto quanto o salto de esqui.

Eu ensino os alunos sobre o física dos esportes. O salto de esqui é talvez um dos eventos mais intrigantes dos Jogos de Inverno para mostrar a física em ação. O vencedor é o atleta que viajar mais longe e que voar e aterrissar com o melhor estilo. Ao transformar seus esquis e corpos no que é essencialmente uma asa, os saltadores de esqui são capazes de lutar contra a gravidade e permanecer no ar por cinco a sete segundos enquanto viajam pelo planeta. comprimento de um campo de futebol pelo ar. Então, como eles fazem isso?

Como voar

Três conceitos principais da física estão em jogo no salto de esqui: gravidade, sustentação e arrasto.

A gravidade puxa qualquer objeto em voo em direção ao solo. A gravidade age em todos os objetos igualmente e não há nada que os atletas possam fazer para diminuir seu efeito. Mas os atletas também interagem com o ar enquanto se movem. É essa interação que pode produzir sustentação, que é uma força para cima produzida pelo ar empurrando um objeto. Se a força produzida pela sustentação equilibra aproximadamente a força da gravidade, um objeto pode planar ou voar.

Para produzir sustentação, um objeto precisa estar em movimento. À medida que o objeto se move pelo ar, sua superfície colide com partículas de ar e empurra essas partículas fora do caminho do objeto. À medida que as partículas de ar são empurradas para baixo, o objeto é empurrado para cima de acordo com Terceira Lei de Newton de movimento que diz que para cada ação, há uma reação igual e oposta. Partículas de ar empurrando um objeto para cima são o que cria sustentação. O aumento da velocidade, bem como o aumento da área de superfície, aumentará a quantidade de sustentação. O ângulo de ataque— o ângulo do objeto em relação à direção do fluxo de ar — também pode afetar a sustentação. Muito íngreme e o objeto parará, muito plano e não empurrará as partículas de ar.

Embora tudo isso possa parecer complicado, colocar a mão para fora da janela de um carro ilustra perfeitamente esses princípios. Se você segurar sua mão perfeitamente plana, ela ficará mais ou menos no lugar. No entanto, se você inclinar a mão para que o fundo fique voltado para a direção do vento, sua mão será empurrada para cima à medida que as partículas de ar colidem com ela. Isso é elevador.

As mesmas colisões entre um objeto e o ar que fornecem sustentação também produzem arrastar. O arrasto resiste ao movimento para frente de qualquer objeto e o desacelera. À medida que a velocidade diminui, a sustentação também diminui, limitando a duração de um voo.

Para saltadores de esqui, o objetivo é usar o posicionamento cuidadoso do corpo para maximizar a sustentação e reduzir o arrasto o máximo possível.

Durante saltos excelentes, os atletas maximizarão a sustentação e o deslizamento em longas distâncias.

Voando em esquis

Os esquiadores começam no alto de uma encosta e depois esquiam para baixo para gerar velocidade. Eles minimizam o arrasto agachando-se e orientam cuidadosamente para reduzir o atrito entre os esquis e a rampa. No momento em que eles chegam ao fim, eles podem estar indo 60 milhas por hora (96km/h).

A rampa termina em um ponto de decolagem que, se você olhar de perto, está na verdade em uma ligeira descida ângulo de 10 graus. Pouco antes de os atletas chegarem ao final da rampa, eles pulam. A pista de aterrissagem de esqui foi projetada para imitar o caminho que um saltador fará para que eles nunca sejam mais do que 10 a 15 pés sobre o chão.

Uma vez que os atletas estão no ar, a física divertida começa.

Os saltadores fazem tudo o que podem para produzir o máximo de sustentação possível, minimizando o arrasto. Atletas nunca serão capazes de gerar sustentação suficiente para superar a gravidade inteiramente, mas quanto mais sustentação eles gerarem, mais lento eles cairão e mais descerão a colina.

Para fazer isso, os atletas alinham os esquis e o corpo quase paralelos ao chão e colocam os esquis em forma de V fora da forma do corpo. Essa posição aumenta a área de superfície que gera sustentação e os coloca no ângulo de ataque ideal que também maximizará a sustentação.

À medida que o arrasto reduz a velocidade do esquiador, a sustentação diminui e a gravidade continua a puxar o saltador. Os atletas começarão a cair cada vez mais rápido até aterrissar.

As regras seguem a física

Com tanta física em jogo, há muitas maneiras pelas quais o vento, as escolhas de equipamentos e até os próprios corpos dos atletas podem afetar o quão longe um salto pode ir. Então, para manter as coisas justas e seguras, há um muitos regulamentos.

Enquanto assiste aos eventos, você pode notar oficiais movendo o ponto de partida para cima ou para baixo na encosta. Este ajuste é feito com base na velocidade do vento, pois ventos contrários mais rápidos produzirão mais sustentação e resultarão em saltos mais longos que podem ultrapassar a zona de pouso segura.

O comprimento do esqui também é regulado e vinculado à altura e peso de um esquiador. Os esquis podem, no máximo, ser 145% da altura do esquiador e esquiadores com índice de massa corporal inferior a 21 devem ter esquis mais curtos. Esquis longos nem sempre são os melhores, pois quanto mais pesado o esqui, mais sustentação você precisa produzir para permanecer no ar. Finalmente, os esquiadores devem usar ternos justos para garantir que os atletas não usem suas roupas como uma fonte adicional de levantamento.

Ao sintonizar as Olimpíadas para se maravilhar com o poder físico dos atletas, reserve um momento para considerar também seu domínio dos conceitos da física.

Este artigo foi publicado originalmente em A conversa. Leia o artigo original.



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