커브 공을 던질 때의 물리적 이해….

글 쓴 날 : 2004.02.08

.. 커브로 공을 던지기 위해서 투수는 공을 빠르게 회전시킵니다. 물론 축구선수도 공을 빠르게 회전시켜서 공을 휘어져 날아가게 만듭니다.

우리가 지금까지 과학책에서 배웠던 내용에 의하면 커브를 던지기 위해 공을 회전시키면 한쪽은 공기와의 마찰이 (상대 속도가 커지므로) 크고, 다른 쪽은 마찰이 작아져서 휘어진다고 했습니다. 하지만 마찰력은 다들 아시겠지만, 운동하는 반대편으로 생성되는 것이지 옆으로 생성되는 것은 아니므로 공의 속도가 느려지게 만들 뿐이지 휘어지게 만들수는 없습니다.

우선 공이 회전하면서 날아가게 되면 공기와의 상대속도가 변화하는 것은 아까 위에서 말한 것과 같습니다.
이때에 속도가 변하면 베르누이의 유체역학 법칙[footnote]속도와 압력은 반비례한다.[/footnote]에서처럼 속도가 차이가 나니 압력이 차이가 나서 공이 옆으로 휘는 것입니다.

뱀발 :
제 이 글을 보고서 유체역학을 배운 사람은 당연하다고 생각하실 수도 있습니다. 뭐 이런 걸 가지고 포스트 하나를 작성했을까 하고 의아하거나 한심스럽게 생각하시는 분들도 계실수 있습니다. 하지만 우리가 어렸을 때 마찰력으로 설명하도록 배운 것을 지적하지 않으면 깨닫기 힘든 것이기에 이렇게 글을 남깁니다.

6 thoughts on “커브 공을 던질 때의 물리적 이해….

  1. 정확히는 유체의 속도에 의해 생기는 압력과 정지한 상태에서 생기는 압력과 중력에 의해 생기는 압력의 합이 일정하기 때문에, 속도가 빨라지면 정지 압력이 약해져서 그렇습니다.
    반비례는 학교에서 1/r형태의 비례일 때 쓰기 때문에 오개념인것 같습니다.

    1. 안녕하세요.
      좀 더 자세한 설명 부탁드려도 될까요?
      제가 학교다닐 때 유체역학을 폐강하는 바람에 혼자 공부해서 아무래도 기초에 빈틈이 있는 것 같습니다.

    2. http://en.wikipedia.org/wiki/Bernoulli's_principle
      위키 백과를 참고한다면…
      여기에 보면, q라는 항이 속력 v의 제곱에 비례하고, p라는 항은 그냥 압력입니다. 그리고 높이 z에 비례하는 항이 있죠.
      그렇게 세개의 항을 더한 값이 상수로 되어 있습니다. 이것은, 어느 하나가 커지면 다른 하나는 작아져야 한다는 뜻이죠.

      공의 관점에서 보면, 공이 날아가는 방향을 x방향, 공의 회전축을 y방향이라고 가정하죠. 뭐, 회전 방향은 y축의 +에서 원점을 내려다 봤을 때 반시계 방향이라고 해 봅니다. 그럼 위쪽은 x방향, 아래쪽은 -x방향으로 가겠죠. 이 근처를 흐르는 공기의 속력은, 위에서는 느려지고 아래에서는 빨라집니다.
      그럼 위쪽 속력이 느려졌으니까 위쪽의 정적 압력은 커지고, 반대로 아래쪽의 정적 압력은 작아집니다. 즉, 이 경우에는 아래로 힘을 받게 되죠. 공은 중력에 의한 것 보다 더 크게 아래로 휘어집니다.

    3. 아… 반비례라는 건 일반적으로 쓰는 말인데, 정압력을 무시하고 생각할 때인거죠. ^^

    4. 가령 A+B=C라고 할 때, A=C-B 니까, 이 관계는 사실 “비례”관계에 더 가깝습니다.
      저는 반비례라는 말을 “하나가 커지면 다른 것이 작아진다”라고 사용하는 것은 관용적으로 그렇게 쓰기는 하지만 오개념이라는 말을 하고 싶은 겁니다.

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