In de film Toy Story zegt Woody tegen Buzz Lightyear: “Dat was geen vliegen. Dat was vallen met stijl,” nadat hij sierlijk door een kamer is gegleden. Het idee dat een mens door de lucht zou kunnen vliegen intrigeert beschavingen al sinds de oudheid. Verhalen van de oude Grieken tot het Europa van de 18e eeuw vertellen soortgelijke verhalen over mensen die vleugels maakten van hout, veren en stof om vogels na te bootsen en vervolgens van torens, heuvels of kliffen sprongen. Deze fascinatie om door de lucht te zweven duurt tot op de dag van vandaag voort, en de mannen en vrouwen van het skispringen zetten de millennia-oude traditie van vallen met stijl voort.

Het doel van skispringen is om zo ver mogelijk van de heuvel af te springen, maar zoals Woody al zei, is skispringen niet alleen maar zo ver mogelijk vliegen als de atleet kan. Stijl is er ook een groot onderdeel van. Skispringers worden beoordeeld op stijl en afstand ten opzichte van de K-lijn. De K-lijn komt van het Duitse woord “kritisch”, wat kritisch betekent. Punten worden afgetrokken voor elke meter onder de K-lijn die ze landen en opgeteld voor elke meter verder dan de lijn. De normale heuvel op de Olympische Spelen van 2018 is een K98, en de K-lijn ligt op 98 meter van het einde van de sprong. De grote heuvel is een K125, met de K-lijn op 125 m. Dit betekent dat schansspringers de fysica moeten gebruiken om hen te helpen naar het K-punt of verder te vliegen.

Afbeelding: Baiaz/iStock/Thinkstock

Skispringen bestaat uit vier verschillende secties, en in elk van deze secties moeten skispringers de fysica heel anders gebruiken. De eerste is de aanloop, of schans. De springers beginnen met zich op een metalen staaf aan de bovenkant van deze schans te plaatsen. Op dit punt, maken zij gebruik van de fysica van gravitatie potentiële energie. Hoe hoger een voorwerp is, hoe meer potentiële energie het bezit. Bij het naar beneden skiën van de schans, zetten de skispringers hun potentiële energie om in kinetische energie. Het doel is om de lucht- en sneeuwweerstand te minimaliseren om zo snelheid en momentum te winnen voor de start.

Er zijn verschillende manieren waarop skispringers de weerstand minimaliseren terwijl ze van de schans af skiën. De eerste is de lichaamshouding. Zij buigen hun knieën in een hurk om de weerstand te minimaliseren door het verminderen van het oppervlak van hun lichaam in contact met de lucht. Skispringers behouden ook een gestroomlijnde houding door een gestroomlijnde helm en pak te dragen en hun armen achter zich te houden.

Een aërodynamische hurk minimaliseert de luchtweerstand op de schans. Afbeelding: Courtesy of Sarah Hendrickson

Skispringers hebben niet alleen te kampen met luchtweerstand, maar ook met wrijving aan de onderkant van hun ski’s. De onderkant van de ski’s is van een plasticachtig materiaal. Hete wax wordt op het plastic gedruppeld en gladgeschraapt om de wrijving te minimaliseren. Moderne skischansinlopen zijn uitgerust met keramische banen met een geïntegreerd koelsysteem om een stabiele ijslaag van 20 mm dik voor de springers te behouden. De sneeuwcondities en de temperatuur vereisen echter het gebruik van verschillende waxen om de wrijving te minimaliseren. Er is specifieke wax voor koud weer, warm weer, en zelfs wax voor het opbergen van ski’s buiten het seizoen. Als de springers de wrijving en de luchtweerstand op de schans van 35 graden minimaliseren, zullen zij snelheden van ongeveer 90 km/uur bereiken bij het opstijgen.

Het tweede deel van het skispringen is de tafel, of opstijgen. In tegenstelling tot wat je zou denken, gaat het einde van de schans niet omhoog. In feite, de skischans heeft ongeveer een 10,5-graden neerwaartse hoek. Dit betekent dat voor skispringers om de vluchtafstand te maximaliseren, zij eigenlijk uit hun aerodynamische hurk komen en springen in plaats van van het einde van de schans te glijden. Timing, kracht en lichaamspositie bij het opstijgen zijn de sleutel tot een succesvolle sprong.

Het derde onderdeel van skispringen, en het meest iconische, is de vlucht. Tijdens de vlucht, skispringers gebruik maken van de fysica van het vliegen als een zweefvliegtuig dat niet beschikt over een motor. Dit betekent dat de schansspringers gebruik moeten maken van het momentum op de schans en de aërodynamische krachten onder controle moeten houden om te kunnen vliegen. Tijdens de vlucht worden zij beïnvloed door drie belangrijke krachten: lift, weerstand, en gewicht. Lift werkt loodrecht op de luchtstroom. Als de lucht horizontaal in het gezicht van de skispringers slaat, duwt de lift hen omhoog in de lucht en stelt hen in staat om verder de heuvel af te zweven. In tegenstelling tot het schansgedeelte, waar de schansspringers proberen het lichaamsoppervlak dat de lucht raakt zo klein mogelijk te houden, is het doel tijdens het vluchtgedeelte hun vlakke lichaam en ski’s te gebruiken om tegen de lucht te duwen.

De V vliegpositie is belangrijk om de afstand te vergroten. Beeld: Courtesy of Sarah Hendrickson

De ski’s, pakken en lichaamshouding van skispringers zijn allemaal ontworpen om dit oppervlak tijdens de vlucht te vergroten om de lift te vergroten. De ski’s zijn breder en langer dan alpineski’s en langlaufski’s. Ze zijn 145% van de lengte van de skiër in centimeters en 1,5 keer breder dan alpineski’s. Skispringers dragen pakken van sponsachtige microvezel die een gereglementeerde hoeveelheid lucht doorlaten en op geen enkel punt meer dan 2 cm van het lichaam verwijderd mogen zijn. De lichaamshouding van de schansspringer heeft de ski’s in een V-vorm en de armen lichtjes weg van de zijkant van het bovenlichaam. Deze lichaamshouding, die voor het eerst werd ontwikkeld in 1985, geeft 30% meer lift dan de vroegere parallelle ski-positie. Soms bewegen skispringers hun armen en handen om hun vliegroute te heroriënteren en te proberen langer in de lucht te blijven.

Gewicht is de kracht die wordt opgewekt door de aantrekkingskracht van de zwaartekracht op de aarde. Skispringers hebben geleerd dat lichtere springers verder vliegen dan zwaardere. Skispringski’s zijn ook heel licht, ze wegen slechts ongeveer 7,2 kg (16 lbs). De laatste kracht waar skispringers mee te maken krijgen is de luchtweerstand. Net als bij de springschans, remt de luchtweerstand de springers af in de lucht. De luchtweerstand is een kracht zonder tegenwerking, die de schansspringers snel afremt.

Schansspringers voltooien hun beheersing van de fysica in het laatste onderdeel, de landing. De landing waarop de schansspringers worden beoordeeld, vereist dat zij van hun V-vorm vliegen naar ski’s parallel, één voet iets vooruit, en niet meer dan twee skibreedtes ertussen. De skispringers moeten de gewichtsverdeling en het evenwicht beheersen om stabiel te landen en de impact te absorberen door hun knieën te buigen. De ski’s voor het schansspringen zijn zo ontworpen dat ze een stabiel platform vormen waarop de schansspringers kunnen landen. Het materiaal van de ski absorbeert eigenlijk een deel van de impact van de landing.

Skispringers zijn nooit meer dan 10 tot 15 ft boven de grond tijdens het vliegen. Zij volgen de curve van de heuvel en landen 100 m van het einde van de schans. Van begin tot eind benutten skispringers potentiële energie, zetten die om in kinetische energie, controleren de lift als een zweefvliegtuig, verwezenlijken een millennia-oude droom, en doen dit alles met stijl in minder dan 10 seconden.

Afbeelding: Ben Pieper Fotografie