Dans le film Toy Story, Woody dit à Buzz Lightyear, “Ce n’était pas voler. C’était tomber avec style”, après avoir glissé gracieusement dans une pièce. Cette idée qu’une personne puisse voler dans les airs a intrigué les civilisations depuis l’Antiquité. Des histoires allant de la Grèce antique à l’Europe du XVIIIe siècle racontent des histoires similaires d’hommes se façonnant des ailes en bois, en plumes et en tissu en imitant les oiseaux avant de sauter de tours, de collines ou de falaises. Cette fascination à s’élever dans le ciel se poursuit encore aujourd’hui, et les hommes et les femmes du saut à ski perpétuent la tradition millénaire de tomber avec style.

L’objectif du saut à ski est de sauter le plus loin possible en bas de la colline, mais comme l’a dit Woody, le saut à ski ne consiste pas simplement à voler aussi loin que l’athlète le peut. Le style en est également une composante importante. Les sauteurs à ski sont jugés sur le style et la distance en référence à la ligne K. La ligne K vient du mot allemand ” kritisch “, qui signifie critique. Des points sont déduits pour chaque mètre en deçà de la ligne K qu’ils atterrissent et ajoutés pour chaque mètre au-delà de la ligne. Le tremplin normal des Jeux olympiques de 2018 est un K98, et la ligne K se trouve à 98 m de la fin du saut. Le grand tremplin est un K125, et la ligne K est à 125 m. Cela signifie que les sauteurs à ski doivent utiliser la physique pour les aider à voler jusqu’au point K ou plus loin.

Image : Baiaz/iStock/Thinkstock

Le saut à ski comporte quatre sections distinctes, et dans chacune de ces sections, les sauteurs à ski doivent exploiter la physique de manière très différente. La première est la piste d’élan, ou rampe. Les sauteurs à ski commencent par se positionner sur une barre métallique au sommet de cette rampe. À ce stade, ils utilisent la physique de l’énergie potentielle gravitationnelle. Cela signifie que plus un objet est haut, plus il possède d’énergie potentielle. En descendant la rampe, les sauteurs à ski convertissent leur énergie potentielle en énergie cinétique. Les objectifs sont de minimiser la résistance de l’air et de la neige afin de gagner de la vitesse et de l’élan avant le décollage.

Il existe plusieurs façons pour les sauteurs à ski de minimiser la résistance lorsqu’ils descendent la rampe. La première est la position du corps. Ils plient leurs genoux en une position accroupie pour minimiser la résistance en diminuant la surface de leur corps en contact avec l’air. Les sauteurs à ski maintiennent également une position aérodynamique en utilisant un casque et une combinaison élégants tout en gardant leurs bras derrière eux.

Une accroupissement aérodynamique minimise la traînée sur la rampe. Image : Courtoisie de Sarah Hendrickson

Les sauteurs à ski doivent non seulement faire face à la résistance de l’air, mais aussi à la friction sur le bas de leurs skis. Le fond des skis est un matériau ressemblant à du plastique. De la cire chaude est versée sur le plastique et grattée pour minimiser la friction. Les pistes de saut à ski modernes sont équipées de chenilles en céramique avec un système de refroidissement intégré pour maintenir une couche de glace stable de 20 mm d’épaisseur pour les sauteurs. Cependant, les conditions de neige et la température imposent l’utilisation de différents farts pour minimiser la friction. Il existe des farts spécifiques pour le temps froid, le temps chaud, et même des farts conçus pour le stockage des skis pendant la saison morte. Si les sauteurs à ski minimisent la friction et la résistance de l’air sur la rampe à 35 degrés, ils atteindront des vitesses d’environ 90 km/h (56 mi/h) au décollage.

La deuxième section du saut à ski est la table, ou décollage. Contrairement à ce que vous pouvez penser, l’extrémité de la rampe ne monte pas. En fait, le saut à ski a un angle de descente d’environ 10,5 degrés. Cela signifie que pour que les sauteurs à ski maximisent la distance de vol, ils sortent de leur accroupissement aérodynamique et sautent au lieu de glisser de l’extrémité de la rampe. Le timing, la force et la position du corps au décollage sont les clés d’un saut réussi.

La troisième section du saut à ski, et sa plus emblématique, est le vol. Pendant le vol, les sauteurs à ski exploitent la physique du vol comme un planeur qui n’a pas de moteur. Cela signifie que pour voler, les sauteurs à ski doivent utiliser l’élan acquis sur la rampe et contrôler les forces aérodynamiques. En vol, trois forces principales agissent sur eux : la portance, la traînée et le poids. La portance agit perpendiculairement au flux d’air. Lorsque l’air frappe horizontalement le visage des sauteurs à ski, la portance les pousse dans les airs et leur permet de s’élancer plus loin sur la pente. Contrairement à la section de rampe où les sauteurs à ski essaient de minimiser la surface du corps qui frappe l’air, pendant la section de vol, l’objectif est d’utiliser leur corps plat et leurs skis pour pousser contre l’air.

La position de vol en V est importante pour augmenter la distance. Image : Courtoisie de Sarah Hendrickson

Les skis, les combinaisons et la position du corps des sauteurs à ski sont tous conçus pour augmenter cette surface en vol afin d’augmenter la portance. Les skis sont plus larges et plus longs que les skis alpins et de fond. Ils représentent 145 % de la taille du skieur en centimètres et sont 1,5 fois plus larges que les skis alpins. Les sauteurs à ski portent des combinaisons en microfibre spongieuse dont la perméabilité à l’air est réglementée et qui ne doivent pas être à plus de 2 cm (0,8 pouce) du corps en tout point. La position du corps du sauteur à ski est telle que les skis sont en forme de V et que les bras sont légèrement écartés des côtés du torse. Cette position du corps, développée pour la première fois en 1985, produit une portance de 30 % supérieure à la position précédente des skis parallèles. Parfois, les sauteurs à ski déplacent leurs bras et leurs mains pour réaligner leur trajectoire de vol et tenter de rester en l’air plus longtemps.

Le poids est la force générée par l’attraction gravitationnelle vers la Terre. Les sauteurs à ski ont appris que les sauteurs plus légers volent plus loin que les plus lourds. Les skis de saut à ski sont également très légers, ne pesant qu’environ 7,2 kg (16 lbs). La dernière force avec laquelle les sauteurs à ski doivent composer est la traînée. Tout comme dans la section de la rampe, la résistance ralentit les sauteurs à ski dans les airs. La traînée est une force sans opposition qui ralentit rapidement les sauteurs à ski.

Les sauteurs à ski achèvent leur maîtrise de la physique dans la dernière section, l’atterrissage. L’atterrissage sur lequel les sauteurs à ski sont jugés exige qu’ils passent de leur forme de vol en V à des skis parallèles, un pied légèrement en avant, et pas plus de deux largeurs de ski entre eux. Les sauteurs à ski doivent maîtriser la répartition du poids et l’équilibre pour atterrir en absorbant régulièrement l’impact en pliant les genoux. Les skis de saut à ski sont conçus pour constituer une plate-forme stable sur laquelle les sauteurs à ski peuvent atterrir. Le matériau du ski absorbe en fait une partie de l’impact de l’atterrissage.

Les sauteurs à ski ne sont jamais à plus de 10 à 15 pieds du sol lorsqu’ils volent. Ils suivent la courbe de la colline et atterrissent à 100 m de l’extrémité de la rampe. Du début à la fin, les sauteurs à ski exploitent l’énergie potentielle, la convertissent en énergie cinétique, contrôlent la portance comme un planeur, réalisent un rêve millénaire, et font tout cela avec style en moins de 10 secondes.

Image : Ben Pieper Photography