百米高空“纵身一跃” ，跳台滑雪运动员为啥能不受伤？

米兰冬奥会上，运动员们在科尔蒂纳的陡峭雪道上飞驰而下，从落差巨大的跳台腾空而起，在空中翻转数圈后稳稳落地，那一刻仿佛无视了地心引力的存在。

图1 滑雪运动员腾空的飒爽英姿 图源 央视新闻

看着这些“雪上飞人”贴地飞行，你是不是也有同样的疑问：人类怎么敢用一块板子从那么高的地方滑下来？

今天我们就从物理学的角度聊聊，滑雪大神们到底掌握了什么物理外挂。

坡度：

滑雪场上的“救命物理题”

民间有句真理：“90度叫悬崖，89度叫坡。”

米兰冬奥会的高山滑雪赛场上，起点垂直落差可达 800 米以上，运动员从近乎垂直的陡坡冲下，速度轻松破百公里每小时。更惊人的是跳台环节——运动员从跳台腾空而起，高度可达数层楼高——在短短几秒内完成高难度旋转，然后稳稳落地。

普通人从这个高度直接落地，后果可想而知。运动员凭什么安然无恙？

关键就在着陆坡的角度。

先来看一个极端情况：如果落地是平地，根据物理学的冲量定理，冲击力= 动量变化÷作用时间。运动员以高速撞向地面，速度在千分之几秒内降为零，作用时间极短，冲击力会瞬间爆表——这就是为什么“ 90 度叫悬崖”，跳下去必死无疑。

但冬奥赛场的设计师们早就算好了这笔账。他们根据运动员的飞行轨迹，将着陆坡坡度精确设计在 37° 到 40° 之间——这恰好与运动员抛物线轨迹的落点角度完美吻合[1]。这就是为什么“ 89 度叫坡”——只要差一度，从“致命”变成“可行”。

当运动员接触坡面时，物理学的“力的分解”开始发挥作用，真正的挑战不在于速度本身，而在于垂直于坡面的那部分速度——也就是着陆速度：

其中：

V 是运动员触地瞬间的合速度；

γ 是飞行轨迹角（即运动员重心运动方向与水平面的夹角）；

βH是着陆坡的坡度角（即坡面与水平面的夹角）。

力的分解

着陆冲击的大小，取决于飞行方向与坡面方向的匹配程度。当 γ 和 βH越接近，sin(γ - βH) 就越小，着陆速度就越小，冲击就越柔和。

那么，为什么冬奥赛场的着陆坡坡度通常设计在 37° 到 40° 之间？

因为运动员从跳台飞出后，其重心轨迹是一条近似的抛物线。到达着陆点时，飞行轨迹角 γ 通常在 35° 到 45° 之间。为了让坡面“接住”这条轨迹，着陆坡的坡度 βH也需要设计在这个范围内，使得 γ ≈ βH。

当 βH= 38° 且飞行轨迹与之匹配时，sin(γ - βH) ≈ 0，大部分冲击能量会转化为向前的滑行动能，而不是由身体硬扛。这正是专业赛道设计的核心奥秘：不是让运动员“硬着陆”，而是让坡面顺势送他继续向前。

这就像你从楼梯上跳下——如果落在斜坡上，你可以顺势跑下去，冲击被“稀释”在每一步中；如果落在平地上，膝盖就要承受全部冲击。

更精妙的是，着陆坡不是简单的直线斜坡，而是圆弧形过渡。从陡坡到缓坡的平滑曲线，让减速过程更加均匀，避免“硬着陆”。这就是为什么专业跳台的着陆区看起来像一个大勺子——每一寸弧度都在帮助实现“软着陆”。

人类是怎么发现

脚下加块板跳楼就不会 die 的？

有了完美的坡道设计，冲击力已经被大幅削减。但剩下的力依然惊人——研究显示，跳台滑雪运动员着陆时承受的冲击力可达体重的 4 到 7 倍以上[2]。以一个 70 公斤的运动员为例，他落地时腿部承受的力相当于扛起300 到 500 公斤的重物。

这么大的力，膝盖为什么没碎？

因为专业运动员掌握了一套精密的“卸力”技术。用高速摄像机慢放他们的落地瞬间，你会发现一个标准动作：主动屈髋、屈膝、伸踝，身体像弹簧一样压缩。

这套动作背后是物理学的冲量定理：F = Δp / Δt（冲击力 = 动量变化 ÷ 作用时间）。要想减小冲击力F，要么减少动量变化 Δp（落地速度变化），要么增加作用时间Δt。

运动员能做的，就是拼命延长“刹车距离”——通过弯曲关节，让身体重心下降 30 到 50 厘米，把原本 0.01 秒的冲击过程拉长到 0.1 秒甚至更长。

做个简单计算：同样的动量变化，作用时间延长 10 倍，冲击力就减小到原来的十分之一。这就是人体弹簧系统的神奇之处——玻璃杯掉在水泥地上会碎，但掉在弹簧床上却能弹起来。

更深层的奥秘藏在肌肉的“离心收缩”中。当运动员落地时，腿部肌肉不是缩短，而是在受力的同时被拉长——这个过程叫做“退让性工作”。

打个比方，肌肉就像一根有弹性的橡皮筋——在被拉长的同时产生张力，把冲击的动能转化成热能消耗掉。这比单纯的刚性支撑要高效得多，也更安全。

更高级的技术是分段卸力。仔细观察顶尖运动员的落地：先是足弓缓冲一波，再到踝关节，接着膝盖弯曲，最后髋关节和脊柱参与——这是一个从下到上的接力过程。每一级关节都在分摊冲击，没有一个部位承受全部力量。就像接力赛跑，四个人跑永远比一个人跑轻松。

不过，我们在刚入门阶段，往往因为恐惧而肌肉紧张、关节锁死，等于用骨头硬碰硬。如果肌肉不主动“让一步”，冲击力就会直接传递给骨骼和韧带，这就是为什么很多滑雪新手“硬着陆”会导致骨折。

于是雪场上出现了一种“新物种”——浑身缠满小乌龟的移动毛绒玩具，远看可爱，近看心疼。

缠满小乌龟的滑雪者 图源网络

说实话，小乌龟能防摔吗？能防，但防不住根本问题。玩偶再厚，也就多那么零点几秒的缓冲——如果关节是锁死的，裹成粽子也得硬着陆。

佛光道：

滑雪圈的“物理学防作死”指南

“阿达西，听说这个佛光道陡得很呢？根据有板无伤定律，你只管跳，剩下的交给天意。”

所谓“佛光”，其实是滑行时扬起的雪雾在阳光照射下形成的彩虹光圈——只有速度够快、动作够帅才能拥有。而“佛光道”，自然就是高手炫技的陡峭雪道。

但如果你没有那个实力却硬要“一条线直直地走”，结果可能就是——“雄鹰一样飞得高高的，商鞅一样分得开开的。”

人板分离的滑雪者 图源 网络

这份滑雪防伤指南，送给所有不想“分得开开”的你：

1. 摔倒是一门艺术

初学者最常见的误区是摔倒时用手撑地。腕关节和手部的损伤是滑雪者最常见的损伤之一。正确的做法是：重心降低，侧身摔倒，让整个侧面着地，而不是用局部去硬扛。

安全摔倒方法 图源 网络

2. 膝盖不是用来“拧”的

滑雪损伤中，膝关节损伤（特别是前交叉韧带损伤）是重灾区。当你感觉失控时，不要强行扭转方向试图停下来，这会把所有扭矩集中在膝盖上。正确的做法是：主动减速，或者干脆按计划摔倒。

3. 坡度认知别上头

雪道的坡度对速度的影响是指数级增长的。从缓坡到陡坡，不是“胆子大就行”，而是需要建立正确的肌肉记忆和技术动作。量力而行，才是最长久的滑雪之道。

米兰冬奥会上，运动员们挑战极限，在意大利的雪山之巅画出完美的抛物线。那短暂的几秒滞空，背后是千百次训练、精确计算的坡度和对物理规律的深刻理解。

“你只管跳，剩下的交给天意”——这句话只能是玩笑。真正的“有板无伤定律”，是科学训练、敬畏规律。

对于我们普通人来说，想拍出“佛光普照”的大片之前，先学会尊重物理定律，保护好自己的身体。

毕竟，滑雪不是为了“飞升”，而是为了在冰雪世界里感受那份自由的加速度。只有安全滑下去的人，才能一直看风景。

（科普中国）