[최규정의 스포츠과학 이야기] 공기저항이 만들어낸 ‘미스터리 궤적’

영화에서나 본 듯한 뚝 떨어지는 공, 갑자기 위로 솟구치는 공 등은 전혀 예측하지 못했기 때문에 당하는 입장에서는 무척 당황스럽다.

야구의 슬라이더나 축구의 바나나킥은 공의 궤도가 완만한 곡선을 그리는데 반해 너클 볼이나 무회전 킥에 의한 공은 회전하지 않고 날아오다 상하, 좌우로 흔들리는 것처럼 갑자기 궤도를 수정하기 때문에 공의 위치를 정확히 예측하기 어렵다.

유체 속을 회전하지 않고 지나가는 원통형의 물체에는 그 배후 상하에 일정한 간격으로 소용돌이가 생기는데, 1911년 이 법칙을 밝혀낸 헝가리 응용물리학자 카르만의 이름을 따, 카르만의 소용돌이(Karman’s vortex)라고 한다.

소용돌이가 일어나면 그 내부의 압력이 낮아지고 압력차가 생겨, 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 힘이 발생하므로 똑바로 가던 공이 상하로 움직이게 된다.

그리고 소용돌이 발생주기가 물체의 진동주기와 일치하면 소용돌이에 끌려가는 힘 때문에 물체가 진동하면서 소리가 발생된다. 강한 바람이 부는 날, 전선에서 ‘윙’하고 소리가 나는 이유도 이 때문이다.

KISS 수석연구원