«

»

Fév
01

Un saut plein de gravité

De l’élan à l’arrêt final, le sauteur à skis tire alternativement parti de la pesanteur, de la force centrifuge et des frottements de l’air.

Extrait

Ce mois-ci, aux Jeux olympiques de Salt Lake City, les sauteurs à skis seront les premiers à s’élancer. Sur le tremplin, la gravité les accélérera et la résistance de l’air les ralentira ; lors du saut, ils «s’appuieront sur l’air» pour freiner leur chute. La physique explique comment les champions exploitent ces effets pour allonger leurs sauts.

Un sauteur à skis doit avant tout composer avec la gravité. Celle-ci l’entraîne dès qu’il se lance sur son tremplin rectiligne et incliné de 35 à 38 degrés sous l’horizontale. Au bout de 50 mètres de tremplin, il est descendu d’environ 30 mètres. Pendant ce parcours, il gagne en vitesse, car son énergie potentielle de gravité se transforme progressivement en énergie cinétique. Cette dernière est proportionnelle au produit de la masse par le carré de sa vitesse, et l’énergie potentielle de gravité est le produit de sa masse par son élévation et par l’accélération de la pesanteur (9,8 mètres par seconde carrée).

Si les frottements étaient absents, l’énergie potentielle du skieur serait totalement convertie en énergie cinétique. Dans ce cas, sa vitesse de sortie du tremplin serait égale à la racine carrée du double du produit de l’accélération de la pesanteur par la hauteur descendue, et ce quelle que soit la trajectoire suivie par le skieur. Cette vitesse de sortie est celle qui serait atteinte par un skieur s’élançant de la même hauteur et chutant librement dans le vide. Quand on néglige les frottements, la vitesse de sortie du skieur ne dépend ni de sa masse, ni de la pente du tremplin, mais seulement de la hauteur descendue. Il est donc …

Références

  • Scientific Study of Skiing in Japan, Hitachi Ltd, Tokyo 1971.
  • Mikko Virmavirta, Juha Kikeväs, Paavo Komi, Take-off aerodynamics in ski jumping, in Journal of Biomechanics, n° 34, pp. 465-470, 2001.

Parus dans :

Un saut plein de gravité J.M. Courty et E. Kierlik. Pour la Science N°292, (février 2002)