Prof. Turski: Skoki narciarskie to trudny rozdział aerodynamiki i mechaniki ludzkiego ciała

Pan ogląda skoki narciarskie?
Ja w ogóle wiele oglądam. Trudno powiedzieć. Problem polega na tym, że telewizja ma na mnie zadziwiający wpływ. Jak oglądam polityków, dostaję na ogół furii, więc w większości przypadków nie oglądam. Bo po co? A sport tylko czasem. No nie, nie oglądam. Sam już nie wiem. Prawie nie oglądam meczów piłkarskich. Wczoraj oglądałem olimpijski biathlon. Ale nie bardzo rozumiem ten sport, reguły są dla mnie zbyt skomplikowane.

Teraz mamy w Polsce stochomanię?
Manię związaną ze skokami przeżywaliśmy zawsze. To zaczynamy z tym wywiad?

Myślałem, że zaczęliśmy.
Zatem jedziemy! Historia skoków w Polsce w ogóle jest ciekawa. Chciałbym uprzejmie zwrócić uwagę, że skokomania nie zaczęła się od Adama Małysza. Tak naprawdę to wszystko ruszyło wraz ze Stanisławem Marusarzem. Trochę mnie denerwuje, że jak się mówi o historii skoków w Polsce, to się o nim nie pamięta.

No dobrze, ale co dalej ze skokami w Polsce?
Potem jakoś wszystko się potoczyło dalej. Oglądaliśmy wypadek przy pracy z panem Wojciechem Fortuną w roli głównej. A potem ten człowiek został, typowo po polsku, potraktowany obrzydliwie. Niedawno go widziałem w telewizji. W tej chwili mieszka gdzieś pod Suwałkami. To bardzo sympatyczny człowiek. Ale jego przykład pokazuje, jak my nie umiemy zachować się w stosunku do ludzi, którzy odnoszą niespodziewany sukces. Nikt się nim, wtedy, nie zaopiekował. I dlatego, na przykładzie skoków, widać, jak wspaniałym ustrojem jest kapitalizm.

Ze skoczni wskoczyliśmy wprost w kapitalizm. Wybornie, proszę kontynuować.
Zarówno Adam Małysz, jak i Kamil Stoch to ludzie, którzy osiągnęli sukces w kapitalizmie. Chociażby przejście pana Małysza z jednego sportu do drugiego uważam za coś zupełnie niebywałego. Osiągnął olbrzymie sukcesy w skokach narciarskich i doskonale wiedział, kiedy skończyć. Nie potrzebował mieć ani komitetu sportowego olimpijskiego, ani wszystkim znanych "leśnych dziadków". Wystarczyła mu pomoc żony. W moim przekonaniu Małysz odnosi teraz wspaniałe sukcesy w sporcie motorowym. Bo przecież gdybyśmy spróbowali przejechać chociaż dwa kilometry w rajdzie Dakar, skończyłoby się na dachowaniu. No... Może gdybyśmy mieli szczęście, to pewnie udałoby się przejechać ze cztery.

A Kamil Stoch?
Skończył AWF i również odnosi sukcesy. Proszę tylko posłuchać, jak on mówi! To są właśnie ludzie, którzy są samodzielni. Podobnie jest z panią Kowalczyk. Ci sportowcy nie są wyciskani przez system jak cytryny. Nikt się teraz nie chwali, że nasza ludowa ojczyzna wychowała kogoś, kto skoczył nie wiadomo ile, czy podniósł tonę. Nie! Ci ludzie biorą za siebie pełną odpowiedzialność. To zwierciadlane odbicie naszych niemożności w innych dziedzinach życia. Przykład tych sportowców pokazuje, że "wolny rynek" działa. Ale mamy też dyscypliny sportu, w których trudno jest wystartować. Większa część polskiego sportu jest ciągle zbudowana jak za czasów PRL. Te wszystkie nieszczęsne związki sportowe. Pamięta Pan tego pijaczynę od piłki nożnej? Poza tym sportu nie ma w szkole. Proszę zwrócić uwagę: był taki moment, kiedy szefową resortu sportu była pani doktor Mucha. Wydaje mi się, że ona doskonale rozumiała, że zadaniem państwa jest sport masowy dzieci i młodzieży. Bez tego nie ma sportu zawodowego.

Brniemy w politykę, odchodzimy od skoków. To jak to jest z relacją sportu i fizyki?
No, bo jak żyć bez polityki? Ale odrobiłem pracę domową i jestem przygotowany. Skoki to wielce trudny rozdział aerodynamiki i mechaniki ludzkiego ciała. Na przykład wiele elementów lotu, skoczkowie "trenują" w tunelach aerodynamicznych. Przekrój takiego tunelu to mniej więcej 5 mkw. Oni tam "skaczą" i stąd możemy uzyskać różne informacje dla modeli teoretycznych. Tym nie będę pana męczył. Chodzi tu o podstawowe kąty pomiędzy ciałem człowieka, a nartami. Mógłby Pan przyjrzeć się tym fotografiom, widzi Pan, ile ważnych parametrów lotu związanych jest z kątami różnych fragmentów ciała skoczka z nartami? To one tak naprawdę decydują o locie. Niemałą trudnością jest także punkt wybicia. Niezwykle ważna jest też mechanika wybicia się z progu. Trener Stocha, komentując upadek mistrza, mówił, że nie widział tego, bo filmował moment wybicia się Kamila z progu skoczni.
Z jakiego powodu to tak ważne?
Żeby skoczek uzyskał dużą prędkość na rozbiegu, jedzie "skulony". Jedynymi siłam działającymi na narciarza są wtedy siła grawitacji, siła tarcia narta-śnieg i siła oporu powietrza. Gdy skoczek wywinduje się na szczyt skoczni, uzyskuje większą energię potencjalną w polu przyciągania Ziemi niż na zeskoku. Gdy rusza w dół, ten nadmiar energii potencjalnej zamienia się w energię kinetyczną skoczka, traconą poprzez tarcie nart i ów opór powietrza. Z zasady zachowania energii możemy wyliczyć szybkość skoczka na progu, tyle że ta prędkość, sama w sobie, nie wystarcza, by lot był tak "emocjonujący" jak chociażby na skoczni w Soczi. Próg nie jest po prostu końcem rozbiegu, ma bardzo specjalną konstrukcję.

Jak to się ma do lotu?
Podczas wychodzenia z progu zaczyna odgrywać rolę to, że skoczek nie jest bryłą sztywną. Zmieniając konfigurację swojego ciała, może podzielić posiadaną energię kinetyczną na poszczególne - jak mówią fizycy - stopnie swobody, ustawienia elementów ciała. Przykładowo: energię obrotu ciała względem wiązań nart przy rozprostowywaniu się. Chodzi o to, aby uzyskać optymalną aerodynamicznie sylwetkę skoczka oraz nart (narty nie za nisko i nie za wysoko względem zeskoku) i jak najmniej stracić z energii kinetycznej ruchu postępowego.

Więc jak dobrze skakać?
Ruszamy się dzięki kolanom, biodrom i rękom. To trzy punkty, które wiążą się na pewno ze skomplikowaną matematyką, na której się nie za bardzo znam. Kilka lat temu - w ramach festiwalu nauki - miałem wykład pt. "O fizyce stania w miejscu". To już było strasznie skomplikowane i fenomenalnie ciekawe! W rzeczywistości nie stoimy bez ruchu, nasz układ mięśni działa cały czas. Modele teoretyczne stania w miejscu, w ogóle biodynamika ludzkiego ciała jest bardzo trudnym działem nauki: i matematyki, i fizyki. Niewątpliwie na AWF-ach są wybitni specjaliści w tej dziedzinie. Kupiłem sobie kiedyś odpowiedni podręcznik, ale poddałem się, próbując rozwiązać problem z gimnastyki. Zaskoczyło mnie to, jak ci ludzie się nie zabijają, robiąc wymach na górnym drążku i obracając się na dolnym. Poddałem się. Podobnie trudnym problemem jest wybicie z progu. A potem się już leci.

Podczas wychodzenia z progu zaczyna odgrywać rolę to, że skoczek nie jest bryłą sztywną i może się ruszać

Jak to jest z tym lotem?
Są różne teorie. Kiedyś latano z rękoma do przodu. Wszystko, to obliczanie aerodynamiki. Wiele zależy zapewne od kształtu nart, konstrukcji butów. Trzeba przecież jakoś nartami sterować. W powietrzu nie ma ziemi, o którą się można oprzeć. Podczas olimpiady w 2002 r. przeprowadzono bardzo dokładne pomiary. Na ich podstawie opracowano odpowiednie kody numeryczne, które zapewne nie są chętnie ujawnianie, bo mają wpływ na wyniki sportowe. Ważne jest na przykład to, aby w trakcie lotu skoczek znajdował się odpowiednio "blisko" profilu zeskoku, bo gdyby Morgenstern huknął z dużej wysokości...

... wyglądało to strasznie.
No właśnie, chociaż każdy wypadek w telewizji wygląda gorzej na skutek zmiany perspektywy optycznej. Dlatego skoczek winien mieć odpowiednią składową prędkości wzdłuż zeskoku, by wylądować daleko (na ile pozwalają warunki bezpieczeństwa) i jak najmniejszą prostopadłą do zeskoku. Podobnie jest przy zjazdach narciarskich, ważny jest zapewne też typ tkaniny stroju skoczka, on ma wpływ na współczynnik oporu lotu. To wręcz porównywalne z budową samolotu!

Zostaje nam hamowanie.
To łatwiejsze niż lądowanie, skoczkowie świetnie potrafią to robić. Jak pan zapewne zauważył, place hamowania są małe. Fizyka skoków to jest naprawdę bardzo trudna nauka. Tak jak areo i hydrodynamika. Podstawowe równania, które opisują między innymi ten sport, to jedne z najbardziej "wrednych" równań, jakie dała nam matematyka do opisu przyrody. Pewne własności matematyczne tych równań, zwanych równaniami Naviera-Stockes'a, stanowią jeden z tzw. milenijnych problemów, który jest wart milion dolarów. Wiele lat temu profesor Krzysztof Ernst napisał książkę pt. "Fizyka sportu". Czasami można ją jeszcze znaleźć w księgarniach. Jest tam doskonały, przystępnie napisany rozdział o narciarstwie. Oczywiście rachunki są bardzo uproszczone. Prawie wszystko, co wiem o fizyce sportu, wyszło spod pióra profesora Ernsta.