Om du eller jag hoppar i luften så högt som möjligt kan vi hålla oss från marken i ungefär en halv sekund. Michael Jordan kunde hålla sig högt i nästan en sekund. Även om det finns många evenemang vid vinter-OS som visar idrottare som utför prestationer av atleticism och styrka medan de är högt uppe i luften, så suddar ingen ut gränsen mellan att hoppa och flyga lika mycket som hoppbacken.

Jag lär eleverna om idrottens fysik. Hoppet är kanske en av de mest spännande händelserna under vinterspelen för att visa upp fysik i aktion. Vinnaren är den idrottare som reser längst och som flyger och landar med den bästa stilen. Genom att förvandla sina skidor och kroppar till vad som egentligen är en vinge, kan backhoppare bekämpa gravitationen och hålla sig i luften i fem till sju sekunder när de färdas längs en fotbollsplan genom luften. Så hur gör de detta?

Hur man flyger

Tre stora begrepp från fysiken är på spel i hoppbacken:gravitation, lyft och drag.

Tyngdkraften drar vilket föremål som helst under flygning ner mot marken. Tyngdkraften verkar på alla föremål lika och det finns inget idrottare kan göra för att minska dess effekt. Men idrottarna interagerar också med luften när de rör sig. Det är denna interaktion som kan producera lyft, vilket är en kraft uppåt som produceras av luft som trycker på ett föremål. Om kraften som produceras av lyftet ungefär balanserar tyngdkraften, kan ett föremål glida eller flyga.

För att producera lyft måste ett föremål röra sig. När föremålet rör sig genom luften kolliderar dess yta med luftpartiklar och trycker ut dessa partiklar från föremålets väg. När luftpartiklar trycks ned trycks föremålet upp enligt Newtons tredje rörelselag som säger att för varje åtgärd finns det en lika och motsatt reaktion. Luftpartiklar som trycker ett föremål uppåt är det som skapar lyft. Ökad hastighet samt ökande yta kommer att öka mängden lyft. Anfallsvinkeln - objektets vinkel i förhållande till luftflödets riktning - kan också påverka lyftet. För brant och föremålet stannar, för platt och det kommer inte att trycka ner luftpartiklar.

Även om allt detta kan verka komplicerat, illustrerar att sticka ut handen genom ett bilfönster dessa principer perfekt. Håller du handen helt platt kommer den att hålla sig mer eller mindre på plats. Men om du lutar handen så att botten är vänd mot vinden, kommer din hand att tryckas uppåt när luftpartiklarna kolliderar in i den. Det är lyft.

Samma kollisioner mellan ett föremål och luft som ger lyft ger också motstånd. Dra motstår framåtrörelsen av ett objekt och saktar ner det. När hastigheten minskar gör lyften det också, vilket begränsar längden på en flygning.

För backhoppare är målet att använda noggrann kroppspositionering för att maximera lyftet och samtidigt minska motståndet så mycket som möjligt.

Flygande på skidor

Skidåkare börjar högt upp i en sluttning och åker sedan nedför för att generera fart. De minimerar motståndet genom att huka sig ner och försiktigt styra för att minska friktionen mellan skidorna och rampen. När de når slutet kan de köra 60 miles per timme (96 km/h).

Rampen slutar vid en startpunkt som, om man tittar noga, faktiskt ligger i en liten vinkel nedåt på 10 grader. Strax innan atleterna når slutet av rampen hoppar de. Skidlandningsbacken är utformad för att efterlikna vägen en hoppare tar så att de aldrig är mer än 10 till 15 fot över marken.

När idrottarna väl är i luften börjar den roliga fysiken.

Hopparna gör allt de kan för att producera så mycket lyft som möjligt och samtidigt minimera motståndet. Idrottare kommer aldrig att kunna generera tillräckligt med lyft för att övervinna gravitationen helt, men ju mer lyft de genererar, desto långsammare faller de och desto längre ner i backen kommer de att resa.

För att göra detta riktar idrottare sina skidor och kropp nästan parallellt med marken och placerar sina skidor i en V-form precis utanför kroppens form. Denna position ökar ytan som genererar lyft och placerar dem i den ideala attackvinkeln som också kommer att maximera lyftet.

När motståndet minskar skidåkarens hastighet, minskar lyftet och tyngdkraften fortsätter att dra i hopparen. Idrottare kommer att börja falla snabbare och snabbare tills de landar.

Reglerna följer fysiken

Med så mycket fysik på spel finns det många sätt som vind, utrustningsval och till och med idrottarnas egna kroppar kan påverka hur långt ett hopp kan gå. Så för att hålla saker och ting rättvist och säkert finns det många regler.

När du tittar på händelserna kan du märka att funktionärer flyttar startpunkten upp eller ner för sluttningen. Denna justering görs baserat på vindhastigheten eftersom snabbare motvind ger mer lyftkraft och resulterar i längre hopp som kan gå förbi den säkra landningszonen.

Skidlängden är också reglerad och bunden till en skidåkares längd och vikt. Skidor kan som mest vara 145 % av åkarens längd och åkare med ett kroppsmassaindex på mindre än 21 måste ha kortare skidor. Långa skidor är inte alltid det bästa då ju tyngre skidan är, desto mer lyft behöver du producera för att hålla dig i luften. Slutligen måste skidåkare bära åtsittande kostymer för att säkerställa att idrottare inte kommer att använda sina kläder som en extra lyftkälla.

När du ställer in dig på de olympiska spelen för att förundras över idrottarnas fysiska kraft, ta en stund och fundera över deras behärskning av fysikbegreppen.