야구에서 투수들이 던지는 커브볼은 왜 휘어질까? 가장 간단한 설명은 공에 회전을 주었을 때 공이 회전하면서 생기는 공 상단부와 하단부의 공기의 압력차이 때문이다. 이 원리는 비행기의 날개 상단과 하단의 압력차이로 비행기가 비행할 수 있는 것과 같은 원리이다. 이 글은 오하이오 주립대학교 기계항공공학과 교수 Jim Gregory의 The Conversation 2019년 10월 14일 자 How does a curveball curve? An aerospace engineer explains의 번역으로 커브볼이 휘어지는 원리를 알기 쉽게 설명하고 있다. 이 글은 The Conversation은 전문가들이 아이들의 호기심을 충족하기 위해 운영하는 Curious Kids 섹션에 게재된 글이다.
커브볼은 어떻게 휘어지나? 항공 우주 엔지니어가 설명한다.
Jim Gregory(오하이오 주립대학교 기계항공공학과 교수)
커브볼은 어떻게 휘어지죠? – 마렉 파월(Marek Powell), 12살, 매사추세츠 도체스터
여러분은 야구에서 투수가 커브를 던지는 것을 본 적이 있을 것이다. 직선으로 날아가는 것처럼 보이지만 홈 플레이트를 가로지르면서 휘어지기 때문에 타자에게 혼란을 줄 수 있는 투구다.
투수들이 공을 손에서 놓았을 때 그들은 공에 회전을 가한다. 이것은 공이 플레이트를 향해 돌진하는 동안 공의 윗부분이 앞으로 회전하는 "톱스핀" 회전일 수 있다. 그것은 공이 방향을 "꺾거나"(break) 바꾸는 공기 압력 차이를 만든다.
공이 회전할 때 공기와 공의 마찰로 인해 공기를 끌고 간다. 마치 공 주위에 공기의 움직임이 소용돌이치는 것 같다.
공이 회전하면서 공 상단부의 공기가 느려진다. 하단부에서는 그 반대이다. 그것은 회전하면서 공기를 끌고 플레이트 쪽으로 이동하여 공기의 흐름을 가속화한다.
그래서 공의 위쪽과 아래쪽 사이의 공기의 속도에 변화가 있다. 저속 공기의 압력이 더 높다. 고속 공기는 압력이 낮다.
양쪽에 작용하는 힘의 차이는 공을 특정 방향으로 미는 것이다. 따라서 공이 탑스핀과 함께 앞으로 회전하면 공을 아래로 밀어내는 힘이 생긴다. 만약 그것이 옆으로 돌린다면, 그것을 옆으로 밀어내는 힘이 있을 것이다.
나는 비행기 항공 역학을 공부하는데, 여기에는 연관성이 있다. 비행기와 야구는 여러분이 생각하는 것보다 더 많은 공통점을 가지고 있다. 비행기 날개는 날개 윗면에 낮은 압력을 가지고 있고 날개 아랫면에 더 높은 압력을 가지고 있다. 그 압력 차이는 날개를 위로 밀어 올리는 힘을 만들어내며, 중력에 대항하여 비행기의 무게를 지탱한다. 비행기가 날 수 있도록 하는 압력 차이를 만드는 것은 날개 위의 공기의 움직임이다. 그 압력 차이는 야구 커브를 만드는 것과 똑같은 원리이다.
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