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축구, 농구, 양궁의 비밀
과학 속에 답이 있다2015/03/23by 현대자동차그룹

어떻게 골 성공률을 높일까?
승패를 좌우하는 물리의 법칙

축구 슛 하나에도 수많은 과학의 원리가 작용합니다
l 축구 슛 하나에도 수많은 과학의 원리가 작용합니다



스포츠만큼 과학적인 것이 있을까요? 특히 힘의 원리가 작용하는 스포츠의 세계에서는 힘의 원리를 잘 알고, 힘을 제대로 분배하는 선수들이 경기를 승리로 이끕니다. 전북현대모터스FC 이동국 선수, 울산 모비스 피버스 농구단 천대현 선수, 그리고 모비스 양궁단 주현정 선수를 통해 스포츠에 숨어 있는 물리법칙을 알려드립니다.



축구, 가속도와 원운동의 조합

전북현대모터스FC 이동국 선수
l 전북현대모터스FC 이동국 선수

골 성공률을 가늠하는, 가속도의 원리
슛을 할 때 공에 얼마나 큰 힘을 가하는가에 따라 공의 가속도가 결정됩니다. 공의 질량은 언제나 일정하기 때문에, 가해진 힘의 크기에 따라 공의 가속도가 결정되는 것이죠.

약한 슛은 보폭을 작게, 강한 슛은 보폭을 크게 해 원운동의 크기를 조절합니다
l 약한 슛은 보폭을 작게, 강한 슛은 보폭을 크게 해 원운동의 크기를 조절합니다

슛의 정확도를 높이는, 원운동의 원리
원의 반지름이 커질수록 힘은 커지지만 움직임은 느려지고, 반지름이 작아지면 움직임은 빨라지지만 힘은 작아집니다. 따라서 강력한 슛을 하려면 발을 뒤로 많이 빼 원운동의 반지름을 크게 하고, 빠르게 패스를 해야 한다면 발을 약간만 움직여 방향을 바꾸거나, 툭 차는 것이 방법입니다



농구, 각도와 속도의 계산

울산 모비스 피버스 농구단 천대현 선수
l 울산 모비스 피버스 농구단 천대현 선수

슛 성공률을 높이는 최적의 각도, 49도
미국의 물리학자 피터 부란카지오(Peter Brancazio)는 ‘스포츠과학, 물리법칙과 최적 동작’이라는 책에서 최소 속도로 공을 던지는 것이 슛 성공률이 높다는 계산을 해냈습니다. 바스켓에 가장 힘을 적게 들이고 던지는 각도는 45도. 그러나 손에서 농구공이 떨어지는 지점보다 바스켓이 더 높이 있기 때문에 좀 더 각도를 높여서 던져야 하는데요. 부란카지오의 계산에 따르면 키가 180cm인 선수가 골대로부터 4.6m 지점에서 점프해 지면의 2.4m 높이에서 49도의 각도로 공을 던지면 초속 7.16m로 속도가 가장 낮다고 합니다.

몸의 상승력과 중력의 합이 0이 될 때, 공에 회전을 가해줘야 골 성공률이 높아집니다
l 몸의 상승력과 중력의 합이 0이 될 때, 공에 회전을 가해줘야 골 성공률이 높아집니다

슛은 점프했을 때의 속도가 ‘0’인 순간에
슛의 정확성을 높이려면 점프의 최정점에서 슛을 해야 합니다. 공중으로 솟구칠 때 몸에 가해지는 상승력과 아래로 몸을 당기는 중력이 같아지는 순간 볼을 던져야 한다는 얘기지요. 같은 힘으로 슛을 할 때 점프하는 순간 슛을 하면 공이 목표 지점을 넘어가고, 몸이 정점에서 떨어질 때 던지면 비거리가 떨어지게 됩니다.

스냅으로 공의 힘을 최소화
회전이 걸리지 않고 날아간 공은 백보드에 맞는 순간과 튀어나오는 순간의 힘과 각도가 같아 멀리 튕겨 나갈 수밖에 없습니다. 그러나 손가락으로 회전을 주면 공이 백보드나 링에 맞는 순간 회전력이 아래로 작용해 볼이 아래쪽으로 튕기게 됩니다. 이때 반사각도 함께 줄어들어 공이 한 번 튕겨 바스켓 안으로 빨려 들어갈 가능성이 높아집니다.



양궁, 중력에 저항하는 포물선

모비스 양궁단 주현정 선수
l 모비스 양궁단 주현정 선수

화살을 과녁에 정확하게 맞춘다, 포물선 운동
시위를 떠난 화살은 중력의 영향으로 아래로 떨어집니다. 이에 과녁을 맞히기 위해서는 포물선 운동으로 화살을 움직여야 합니다. 또 화살의 속도가 느릴수록 비행시간이 길어지고 그만큼 낙하 시간도 길어져 낙하 거리도 증가하니 화살을 과녁보다 약간 위로 조준해 포물선 운동을 이용해 화살을 쏘는 것이 관건입니다.

양궁에선 화살의 포물선 운동과 탄성으로 인한 휘어짐을 계산해 과녁을 조준해야 합니다
l 양궁에선 화살의 포물선 운동과 탄성으로 인한 휘어짐을 계산해 과녁을 조준해야 합니다

활이 기울어지는 이유, 탄성력과 관성의 법칙
양궁에서는 ‘궁사의 패러독스’라는 현상이 있습니다. 시위를 떠난 화살은 포물선 운동을 하는 동시에 물고기가 헤엄을 치듯이 좌우로 춤을 추며 날아가는 걸 나타낸 말이죠. 이는 화살이 시위를 떠나는 순간 생기는 현상으로, 시위를 잡고 있던 손가락이 풀리며 활의 꼬리 부분을 옆으로 편향시키고 동시에 활의 탄성으로 생긴 시위의 강한 힘이 화살의 샤프트로 전달돼 탄성체인 화살이 순간 휘어지며 변형되는 것입니다. 이 현상을 줄여야 과녁 적중률을 높일 수 있습니다.



글. 이자인
사진. 전북현대모터스FC, 김명호 라이브 스튜디오









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