Si usted o yo saltamos en el aire lo más alto posible, podemos mantenernos alejados del suelo durante aproximadamente medio segundo. Michael Jordan pudo permanecer en el aire durante casi un segundo. Si bien hay muchos eventos en los Juegos Olímpicos de Invierno en los que los atletas realizan hazañas atléticas y de fuerza en el aire, ninguno desdibuja tanto la línea entre saltar y volar como el salto de esquí.

Enseño a los estudiantes sobre la física de los deportes. El salto de esquí es quizás uno de los eventos más intrigantes de los Juegos de Invierno para mostrar la física en acción. El ganador es el atleta que viaja más lejos y que vuela y aterriza con mejor estilo. Al convertir sus esquís y cuerpos en lo que es esencialmente un ala, los saltadores de esquí pueden luchar contra la gravedad y permanecer en el aire durante cinco a siete segundos mientras viajan por el aire a lo largo de un campo de fútbol. Entonces, ¿cómo hacen esto?

Cómo volar

Tres conceptos principales de la física están en juego en el salto de esquí:gravedad, sustentación y arrastre.

La gravedad tira de cualquier objeto en vuelo hacia el suelo. La gravedad actúa sobre todos los objetos por igual y no hay nada que los atletas puedan hacer para disminuir su efecto. Pero los atletas también interactúan con el aire mientras se mueven. Es esta interacción la que puede producir sustentación, que es una fuerza hacia arriba producida por el aire que empuja un objeto. Si la fuerza producida por la elevación equilibra aproximadamente la fuerza de la gravedad, un objeto puede deslizarse o volar.

Para producir sustentación, un objeto debe estar en movimiento. A medida que el objeto se mueve por el aire, su superficie choca con partículas de aire y empuja estas partículas fuera del camino del objeto. A medida que las partículas de aire son empujadas hacia abajo, el objeto es empujado hacia arriba de acuerdo con la Tercera Ley de movimiento de Newton, que dice que para cada acción, hay una reacción igual y opuesta. Las partículas de aire que empujan un objeto hacia arriba son las que crean sustentación. El aumento de la velocidad, así como el aumento de la superficie, aumentarán la cantidad de sustentación. El ángulo de ataque, el ángulo del objeto en relación con la dirección del flujo de aire, también puede afectar la sustentación. Demasiado empinado y el objeto se detendrá, demasiado plano y no empujará hacia abajo las partículas de aire.

Si bien todo esto puede parecer complicado, sacar la mano por la ventanilla del automóvil ilustra perfectamente estos principios. Si mantiene la mano perfectamente plana, se mantendrá más o menos en su lugar. Sin embargo, si inclina la mano de modo que la parte inferior esté orientada en la dirección del viento, su mano será empujada hacia arriba cuando las partículas de aire choquen contra ella. Eso es ascensor.

Las mismas colisiones entre un objeto y el aire que proporcionan sustentación también producen arrastre. El arrastre resiste el movimiento hacia adelante de cualquier objeto y lo ralentiza. A medida que disminuye la velocidad, también lo hace la sustentación, lo que limita la duración de un vuelo.

Para los saltadores de esquí, el objetivo es usar una posición cuidadosa del cuerpo para maximizar la sustentación y reducir la resistencia tanto como sea posible.

Volar sobre esquís

Los esquiadores comienzan en lo alto de una pendiente y luego esquían cuesta abajo para generar velocidad. Minimizan la resistencia al agacharse y girar con cuidado para reducir la fricción entre los esquís y la rampa. Para cuando lleguen al final, pueden ir a 60 millas por hora (96 km/h).

La rampa termina en un punto de despegue que, si miras de cerca, en realidad tiene un ligero ángulo hacia abajo de 10 grados. Justo antes de que los atletas lleguen al final de la rampa, saltan. La pendiente de aterrizaje de esquí está diseñada para imitar el camino que tomará un saltador para que nunca esté a más de 10 a 15 pies sobre el suelo.

Una vez que los atletas están en el aire, comienza la física divertida.

Los saltadores hacen todo lo posible para producir la mayor sustentación posible mientras minimizan la resistencia. Los atletas nunca serán capaces de generar suficiente sustentación para vencer la gravedad por completo, pero cuanto más sustentación generen, más lento caerán y más cuesta abajo viajarán.

Para hacer esto, los atletas alinean sus esquís y su cuerpo casi paralelos al suelo y colocan sus esquís en forma de V justo fuera de la forma del cuerpo. Esta posición aumenta el área de superficie que genera sustentación y los coloca en el ángulo de ataque ideal que también maximizará la sustentación.

A medida que la resistencia reduce la velocidad del esquiador, la sustentación disminuye y la gravedad continúa tirando del saltador. Los atletas comenzarán a caer cada vez más rápido hasta que aterricen.

Las reglas siguen la física

Con tanta física en juego, hay muchas formas en que el viento, las opciones de equipo e incluso los propios cuerpos de los atletas pueden afectar la distancia que puede alcanzar un salto. Entonces, para mantener las cosas justas y seguras, existen muchas regulaciones.

Mientras mira los eventos, puede notar que los oficiales mueven el punto de partida hacia arriba o hacia abajo de la pendiente. Este ajuste se realiza en función de la velocidad del viento, ya que los vientos en contra más rápidos producirán más sustentación y darán como resultado saltos más largos que podrían pasar más allá de la zona de aterrizaje seguro.

La longitud del esquí también está regulada y ligada a la altura y el peso del esquiador. Los esquís pueden tener como máximo el 145% de la altura del esquiador y los esquiadores con un índice de masa corporal inferior a 21 deben tener esquís más cortos. Los esquís largos no siempre son los mejores, ya que cuanto más pesado es el esquí, más sustentación necesitas producir para mantenerte en el aire. Finalmente, los esquiadores deben usar trajes ajustados para asegurarse de que los atletas no usen su ropa como una fuente adicional de sustentación.

Mientras sintoniza los Juegos Olímpicos para maravillarse con el poder físico de los atletas, tómese un momento para considerar también su dominio de los conceptos de la física.