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날개 없는 인간새, 비결은 ‘V자세’

스키점프에 각종 물리법칙 존재“V자세는 단면적 넓혀 뜨는 힘 커져”


니들 국가대표 한번 해볼 생각 없냐? 스키가 아니라 스키 점∼뿌∼!”

스키점프를 소재로 한 영화 ‘국가대표’가 흥행몰이를 하고 있다. 스키점프 선수가 120m 높이에서 경사면을 타고 내려오다 86m 높이의 도약대에서 점프하는 순간 속도는 시속 90km 안팎. 이 속도를 이용하면 점프한 뒤 3∼4초 동안 90m 이상 날 수 있다. 날개 없는 ‘인간 새’들은 1m라도 더 나가기 위해 공중에서 각종 물리법칙을 구사한다.

제1법칙은 뉴턴의 작용·반작용 법칙. 스키점프 선수가 도약대를 떠나 공중에 머무는 동안 선수의 몸은 공기를 짓누른다. 작용·반작용 법칙에 따라 공기는 반대로 선수의 몸을 위로 떠받친다. 전남대 물리교육과 최재혁 교수는 “스키점프 선수가 하늘을 날 수 있는 가장 큰 이유는 작용·반작용 법칙 때문”이라며 “공기가 빠른 속도로 움직이면 단단하게 압축되는 효과가 있어 선수 몸을 충분히 받칠 수 있다”고 설명했다.






스키점프 고수들이 애용하는 제2법칙은 베르누이 정리다. 베르누이 정리에 따르면 속도가 빠르면 압력이 낮아지고, 속도가 느리면 압력이 높아진다. 스키점프 선수가 시속 90km로 점프하면 선수의 몸을 둘러싼 공기의 속도가 달라진다. 등 쪽은 속도가 빨라서 압력이 낮아지는 반면 배 쪽은 속도가 상대적으로 느려 압력이 높아진다. 이 압력 차가 스키점프 선수를 뜨게 하는 힘인데, 이를 양력이라고 부른다. 새나 비행기가 나는 원리도 양력이다.

‘인간 새’가 되기 위한 마지막 법칙은 V자세다. 스키점프 선수의 비행 자세를 보면 하나같이 스키를 V자 형태로 만든다. 이는 양력을 늘리기 위해서다. 1985년 스웨덴의 얀 보클뢰브 선수가 처음 V자세를 선보였을 때 자세가 이상하다며 웃음거리가 됐다. 그전까지는 모두 스키를 11자 형태로 만들었다. 1989년 노르웨이 연구팀의 풍동실험 결과 V자세일 때 양력이 최대 28% 증가했다. 비행거리는 10%나 늘었다. V자로 벌어진 스키가 새의 날개 역할을 했던 것. 최 교수는 “V자일 때 힘을 받는 단면적이 넓어져 양력이 커졌을 것”이라고 말했다.

 

 

 

 



이현경 동아사이언스 기자 uneasy75@donga.com




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