한참 시즌을 달리고있는 한국프로야구, 그인기도 열심히 달리고있습니다. 그리고 그 야구를 보는 우리들은 볼때마다 감탄을 합니다. 어떻게 저런 변화구를 던질까? 어떻게 저렇게 공을 멀리칠 수 있을까? 물론 선수들의 피땀흘린 노력의 결과이겠지만 지금부터 그 속에 담긴 여러가지 역학적 원리들을 알아보려합니다.
야구 장비들..
우선 야구도 공으로하는 스포츠이다보니 빠질수없는 야구공을 먼저 보자면 야구공은 테니스공과 비슷하게 생겼지만 완전 히 다릅니다.실제 프로에서 쓰이는 공의 중량은 141.7g~148.8g(5온스~5.25온스)이며, 둘레는 22.9cm~23.5cm(9인치~9.25인치) 로 야구공의 가장 안쪽에는 코르크와 고무로 만든 적당한 탄력성이 있는 핵이 자리잡고 있어서 테니스공 처럼 통통 튀지는 않습니다. 그리고 두장의 소가죽을 덮은후 108개의 실밥으로 마무리가 되는데요. 이 실밥이 투구에 영향을 많이 끼친다고합니다. 그다음 야구에서 빠질수 없는게 배트죠 배트에는 나무배트와 알루미늄배트가 있지만 프로에서는 나무배트만을 사용한다고 합니다. 그리고 나무의 재질은 세계적으로 물푸레나무를 선호한다고해요.
투수의 관점에서..
우선 공이 잘날아가려면 공기저항을 최소로 해야겠죠. 우리가 과학시간에 모양이 나선형이거나 뾰족한 모양으로 표면이 매끄러워야 공기저항을 줄일수 있다고 배웠습니다. 그러나 이렇게 표면이 매끄러울수록 저항이 작아지는 것은 220km/h의 속도를 넘어야지만 가능한 일입니다. 그치면 현실에서 220km/h 의 이상은 커녕 근처라도 던질 수있는 사람이 있을까요? 게다가 타자가 공을 받아쳐서 더 빨라진다고 하더라도 그만큼의 속도는 나오지 않는다고 합니다. 그러면 야구공은 어떻게 해야 저항이 작아지면서 빨라질까요? 유체역학에서 레이놀즈 수라는 개념이나옵니다. 이 레이놀즈 수가 40000~400000 사이라면 그 물체 주위에 공기막이 생기게 됩니다. 이 공기막은 물체의 움직임을 방해하는데요. 표면이 거칠다면 이 공기막을 깨뜨려 훨씬 저항을 줄이게 되는데요. 그런 역할을 하는게 바로 108개의 실밥입니다! 만약 야구공이 매끄럽다면 120km/h의 속도 이상도 내기 힘들다고 하네요. 그래서 일부로 공에 흠집을내는 투수들도 있다고합니다. 또 투수하면 바로 떠오르는게 바로 변화구 인데요. 변화구의 비밀은 바로 회전에 있습니다. 우선 변화구에 대해서 알려면 마그누스 효과를 알아야 합니다. 마그누스 효과란, 유체 속에서 회전하는 물체의 회전축이 흐름에 수직일 때, 유속 및 물체의 회전축에 대해 수직 방향의 힘이 생기는 현상을 말해요. 이런 회전에 의한 압력변화와 그 힘에의해 변화구가 생긴답니다. 그러니 회전이 강할수록 변화구가 더 위력있겠지요?
그렇다면 변화구의 종류를 알아봅시다.
• 투심 패스트볼 : 박찬호 선수가 잘 던졌던 구질이다. 오른쪽으로 살짝 휘어들어가는 직구처럼 보이는 것이 특징이다.
• 컷 패스트볼 : 직구처럼 진행하다가 왼쪽으로 약간 휘면서 떨어지는 구질이다.
• 라이징 패스트볼 : 회전을 많이 주어야 가능한 구질로써 공이 타자 앞에서 살짝 떠오르는 특징을 갖고 있다.
• 슬라이더와 스크류볼 : 슬라이더는 왼쪽으로 휘면서 떨어지는 구질이다. 투수 입장에 따라 휘는 각도와 떨어지는 각도는 제각각이며 범타를 낼 가능성이 큰 구질이다. 스크류볼은 슬라이더와 반대 방향의 구질이다.
• 싱커 : 스크류볼보다는 훨씬 느리지만 휘는 각도와 떨어지는 각도가 크다. 이 구질은 배트 안쪽에 맞기가 쉬워서 내야 뜬공을 유도하는 경우가 많다.
• 커브 : 우리에게 익숙한 구질이다. 왼쪽으로 높게 휘어감기며 뚝 떨어지는 공이며, 커브에는 폭
포수 커브, 슬로우 커브, 파워커브 등등 다양한 종류가 있다.
• 포크 : 타자 앞에서 크게 떨어지는 변화구. 슬라이더와 마찬가지로 범타가 날 확률이 크다.
• SF : 스플리트 핑거 패스트볼이라 하며 편의상 스플리터라고도 부른다. 포크볼보다 낙차가 작고 빠른 것이 특징이다.
• 체인지업 : 낙차가 큰 공으로 헛스윙 유도를 하는 구질이다. 타이밍을 뺏는 공이므로 홈런을 맞을 가능성도 높다는 단점이 있다.
타자의 관점에서..
고등학교과정에서 배웠듯이 포물전운동에서 가장 멀리날아가는 각도는 45도 입니다 그러나 현실에서는 45도보다 약간 작은 37~42도 각도로 출발했을때 가장 멀리 날아 가는데, 홈런의 비결은 이 각도에 있을지도 모르겠군요. 또 공이 멀리가는데 중요한 요소가 바로 배트에 맞자마자 날아가는 공의 속도 입니다. 이 날아가는 속도는 처음에 타자에게 날아오는 속도도 빨라야하며, 스위트 스폿이라고불리는 배트의 손잡이에서 72cm 지점에 가깝게 맞추어야 더 빠른 속도를 내며 날아간다고합니다. 또한 배트의 무게의 관점에서 보자면, 배트가 무거울수록 더 멀리 날아가게됩니다. 그렇지만 배트의 무게가 너무 무겁다면 그만큼 스윙속도가 느려지게 되는데요, 여기서 널리 알려진 운동에너지 공식을 살펴보면 운동에너지는 질량에 비례하며 속도의 제곱에 비례합니다. 따라서 배트의 질량보다는 스윙 속도에 더 영향을 끼친다고 볼수 있습니다. 따라서 스윙속도에 영향을 끼치지 않을 정도의 무게로 가장 무겁운 배트를 선택하는게 좋겠지요.
맺는말..
저의 약간의 허접한 글을 읽어주셔서 감사드립니다. 야구에 숨어있는 여러가지 과학적원리를 쉽게 설명하려고 노력했는데 어떠신가요? 꼭 이대로 해야한다라기보다는 야구에도 이렇게 어려운 원리들이 많이 숨어 있구나 하는 생각으로 봐주셨으면 좋겠습니다!!
야구 속에 숨어있는 역학!
한참 시즌을 달리고있는 한국프로야구, 그인기도 열심히 달리고있습니다. 그리고 그 야구를 보는 우리들은 볼때마다 감탄을 합니다. 어떻게 저런 변화구를 던질까? 어떻게 저렇게 공을 멀리칠 수 있을까? 물론 선수들의 피땀흘린 노력의 결과이겠지만 지금부터 그 속에 담긴 여러가지 역학적 원리들을 알아보려합니다.
야구 장비들..
우선 야구도 공으로하는 스포츠이다보니 빠질수없는 야구공을 먼저 보자면 야구공은 테니스공과 비슷하게 생겼지만 완전 히 다릅니다.실제 프로에서 쓰이는 공의 중량은 141.7g~148.8g(5온스~5.25온스)이며, 둘레는 22.9cm~23.5cm(9인치~9.25인치) 로 야구공의 가장 안쪽에는 코르크와 고무로 만든 적당한 탄력성이 있는 핵이 자리잡고 있어서 테니스공 처럼 통통 튀지는 않습니다. 그리고 두장의 소가죽을 덮은후 108개의 실밥으로 마무리가 되는데요. 이 실밥이 투구에 영향을 많이 끼친다고합니다. 그다음 야구에서 빠질수 없는게 배트죠 배트에는 나무배트와 알루미늄배트가 있지만 프로에서는 나무배트만을 사용한다고 합니다. 그리고 나무의 재질은 세계적으로 물푸레나무를 선호한다고해요.
투수의 관점에서..
우선 공이 잘날아가려면 공기저항을 최소로 해야겠죠. 우리가 과학시간에 모양이 나선형이거나 뾰족한 모양으로 표면이 매끄러워야 공기저항을 줄일수 있다고 배웠습니다. 그러나 이렇게 표면이 매끄러울수록 저항이 작아지는 것은 220km/h의 속도를 넘어야지만 가능한 일입니다. 그치면 현실에서 220km/h 의 이상은 커녕 근처라도 던질 수있는 사람이 있을까요? 게다가 타자가 공을 받아쳐서 더 빨라진다고 하더라도 그만큼의 속도는 나오지 않는다고 합니다. 그러면 야구공은 어떻게 해야 저항이 작아지면서 빨라질까요? 유체역학에서 레이놀즈 수라는 개념이나옵니다. 이 레이놀즈 수가 40000~400000 사이라면 그 물체 주위에 공기막이 생기게 됩니다. 이 공기막은 물체의 움직임을 방해하는데요. 표면이 거칠다면 이 공기막을 깨뜨려 훨씬 저항을 줄이게 되는데요. 그런 역할을 하는게 바로 108개의 실밥입니다! 만약 야구공이 매끄럽다면 120km/h의 속도 이상도 내기 힘들다고 하네요. 그래서 일부로 공에 흠집을내는 투수들도 있다고합니다. 또 투수하면 바로 떠오르는게 바로 변화구 인데요. 변화구의 비밀은 바로 회전에 있습니다. 우선 변화구에 대해서 알려면 마그누스 효과를 알아야 합니다. 마그누스 효과란, 유체 속에서 회전하는 물체의 회전축이 흐름에 수직일 때, 유속 및 물체의 회전축에 대해 수직 방향의 힘이 생기는 현상을 말해요. 이런 회전에 의한 압력변화와 그 힘에의해 변화구가 생긴답니다. 그러니 회전이 강할수록 변화구가 더 위력있겠지요?
그렇다면 변화구의 종류를 알아봅시다.
• 투심 패스트볼 : 박찬호 선수가 잘 던졌던 구질이다. 오른쪽으로 살짝 휘어들어가는 직구처럼 보이는 것이 특징이다.
• 컷 패스트볼 : 직구처럼 진행하다가 왼쪽으로 약간 휘면서 떨어지는 구질이다.
• 라이징 패스트볼 : 회전을 많이 주어야 가능한 구질로써 공이 타자 앞에서 살짝 떠오르는 특징을 갖고 있다.
• 슬라이더와 스크류볼 : 슬라이더는 왼쪽으로 휘면서 떨어지는 구질이다. 투수 입장에 따라 휘는 각도와 떨어지는 각도는 제각각이며 범타를 낼 가능성이 큰 구질이다. 스크류볼은 슬라이더와 반대 방향의 구질이다.
• 싱커 : 스크류볼보다는 훨씬 느리지만 휘는 각도와 떨어지는 각도가 크다. 이 구질은 배트 안쪽에 맞기가 쉬워서 내야 뜬공을 유도하는 경우가 많다.
• 커브 : 우리에게 익숙한 구질이다. 왼쪽으로 높게 휘어감기며 뚝 떨어지는 공이며, 커브에는 폭
포수 커브, 슬로우 커브, 파워커브 등등 다양한 종류가 있다.
• 포크 : 타자 앞에서 크게 떨어지는 변화구. 슬라이더와 마찬가지로 범타가 날 확률이 크다.
• SF : 스플리트 핑거 패스트볼이라 하며 편의상 스플리터라고도 부른다. 포크볼보다 낙차가 작고 빠른 것이 특징이다.
• 체인지업 : 낙차가 큰 공으로 헛스윙 유도를 하는 구질이다. 타이밍을 뺏는 공이므로 홈런을 맞을 가능성도 높다는 단점이 있다.
타자의 관점에서..
고등학교과정에서 배웠듯이 포물전운동에서 가장 멀리날아가는 각도는 45도 입니다 그러나 현실에서는 45도보다 약간 작은 37~42도 각도로 출발했을때 가장 멀리 날아 가는데, 홈런의 비결은 이 각도에 있을지도 모르겠군요. 또 공이 멀리가는데 중요한 요소가 바로 배트에 맞자마자 날아가는 공의 속도 입니다. 이 날아가는 속도는 처음에 타자에게 날아오는 속도도 빨라야하며, 스위트 스폿이라고불리는 배트의 손잡이에서 72cm 지점에 가깝게 맞추어야 더 빠른 속도를 내며 날아간다고합니다. 또한 배트의 무게의 관점에서 보자면, 배트가 무거울수록 더 멀리 날아가게됩니다. 그렇지만 배트의 무게가 너무 무겁다면 그만큼 스윙속도가 느려지게 되는데요, 여기서 널리 알려진 운동에너지 공식을 살펴보면 운동에너지는 질량에 비례하며 속도의 제곱에 비례합니다. 따라서 배트의 질량보다는 스윙 속도에 더 영향을 끼친다고 볼수 있습니다. 따라서 스윙속도에 영향을 끼치지 않을 정도의 무게로 가장 무겁운 배트를 선택하는게 좋겠지요.
맺는말..
저의 약간의 허접한 글을 읽어주셔서 감사드립니다. 야구에 숨어있는 여러가지 과학적원리를 쉽게 설명하려고 노력했는데 어떠신가요? 꼭 이대로 해야한다라기보다는 야구에도 이렇게 어려운 원리들이 많이 숨어 있구나 하는 생각으로 봐주셨으면 좋겠습니다!!