무회전인 공이 날아가면서 궤적변화가 일어나는 이유는 무엇일까요?

Question

야구의 너클볼은 포수도 잡기 힘들만큼 변화를 예측할 수 없다고하고 축구의 무회전킥도 골키퍼가 막아내는데 어려움을 겪는데 회전수가 거의 없는 공들은 어떻게 궤적변화가 일어나나요?

Answer 1

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

공기의 저항때문에 그렇습니다 공이 회전하면서 날아가면 공기의 저항을 덜받아 공이 궤적의 변화가 적지만 회전이 없을경우 공기의 저항을 많이 받아 불규칙하게날아 갑니다

Answer 2

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

무회전인 공은 주변 공기흐름의 영향을 더 잘 받고 불안정한 공기흐름이 퍼져있는 경우 더 잘 흔들리기 때문에,
궤적을 예측하기 어렵습니다.

즉, 직진성은 있으나 잘 흔들리는채로 나아갈 수 있습니다.

감사합니다.

Answer 3

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 축구공과 야구공은 물리적 특성이 다르기 때문에 회전에 따른 궤적 변화에 대한 영향도 다릅니다.

축구공은 표면이 부드러워서 공기저항이 적어 회전수가 거의 없는 상태에서도 공기 저항에 의해 궤적이 바뀌는 것입니다. 이러한 현상은 매그너스 효과로 설명됩니다. 매그너스 효과란 회전하는 물체 주위의 공기 흐름이 바뀌어서 발생하는 힘으로, 공이 회전할 때 발생하는 측면력에 의해 공이 일종의 곡선 운동을 하게 됩니다. 축구공에서 무회전킥이라 하더라도, 공이 일정한 속도로 날아갈 때에도 공기 저항에 의해 공이 일정한 궤적을 그리며 비틀리거나 뒤틀리는 현상이 발생합니다.

반면 야구공은 축구공과는 달리 표면이 조금 더 거칠기 때문에 공기 저항이 크고 회전 수에 따라 궤적이 크게 변합니다. 특히 너클볼 같은 경우에는 투수의 손목을 사용하여 공을 던지는데, 이 과정에서 공의 회전을 조작하여 불규칙한 궤적을 만들어 내기 때문에 예측하기 어렵습니다. 따라서, 야구공과 축구공은 물리적 특성이 다르기 때문에 회전에 따른 궤적 변화에 대한 영향도 다르게 나타나게 됩니다.

Answer 4

안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.

무회전킥은 마그누스 효과의 바나나킥과 달리 정반대의 원리로 골문으로 향합니다.

호날두이 경우 무회전킥을 시도할 때 발 안쪽이나 바깥쪽이 아닌 발등으로 정지해 있는 공의 정중앙을

시속 130k/m에 육박한 속도로 강하게 때려 회전을 최소화시키는 대신

축구공의 이음매에서 생기는 공기 저항을 최대한 활용해 마치 거짓말 같은 볼의 궤적을 만듭니다.

즉 축구공의 회전을 극도로 줄이면서 생기는 불규칙한 공기의 소용돌이에 의해

힘의 불균형이 발생하고 이에 따라 축구공의 진행 방향을 쉽사리 예측할 수 없는 것입니다.

Answer 5

안녕하세요. 박병윤 과학전문가입니다.

무회전 공의 궤적변화는 "카르만의 소용돌이"라는 원리로 설명이 가능합니다.

공이 무회전으로 날아갈때 특정 속도에 이르면 공 뒷부분에 일종에 진공이 생기는데 이 소용돌이에 의해 공이 불규칙하게 흔들리는 것입니다.

감사합니다.

Answer 6

안녕하세요. 김경욱 과학전문가입니다.

무회전으로 날아가는 공이 궤적을 변화시키는 이유는 공의 비대칭성 때문입니다. 즉, 공의 무게중심이 공의 중심과 일치하지 않기 때문에 공이 공중에서 날아가면서 공의 중심이 바뀌면서 궤적이 변화합니다.

특히, 공의 스핀이 있는 경우에는 마찰력이나 공기 저항과 상호작용하여 회전축 주위로 궤적이 곡선을 그리면서 변화하게 됩니다. 이를 마르모셋(Magnus) 효과라고도 부릅니다.

따라서, 공이 날아갈 때 공의 무게중심과 스핀의 방향 등을 고려하여 궤적이 변화하는 것을 예측할 수 있습니다.

Answer 7

안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.

"무회전슛의 경우 다른 슛에 비해 임팩트 중 족관절 이동이 공의 중심을 따라 골대 방향으로 수평직선적인 운동을 하는 특징을 보였다"며 "이와 같은 운동이 무회전슛을 일으키는 기초적 메커니즘으로 판단된다"고 설명했다.

Answer 8

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

공이 날*** 때 궤적이 일정하게 유지되지 않는 이유는 공의 비대칭적인 형태와 공기저항 때문입니다.

공은 일반적으로 둥근 형태를 가지고 있지만, 공의 표면에는 공의 회전을 방해하는 공기저항이 발생합니다. 이 공기저항은 공이 일정한 속도로 날아갈 때에도 작용하여, 공이 공중에서 비대칭적인 궤적을 그리면서 날아가게 만듭니다.

또한, 공의 회전 방향과 회전 속도, 공을 던지는 방향과 세기 등도 궤적 변화에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 공이 스핀 없이 던져지면, 공기저항이 공의 비대칭적인 형태와 결합하여, 공이 좌우로 비틀리면서 궤적이 변화합니다.

따라서, 공이 날아갈때는 공의 형태와 공기저항, 회전 방향과 속도, 던지는 방향과 세기 등이 모두 궤적 변화에 영향을 미치므로, 궤적을 일정하게 유지시키는 것은 어렵습니다.

Answer 9

안녕하세요. 정우재 과학전문가입니다.

축구의 무회전 킥은 공이 거의 회전하지 않는 상태에서 날아가기 때문에, 대기 저항과 터빈 효과 등의 요소에 민감하게 반응하게 됩니다. 이러한 요소들이 작용하면서 공의 궤적이 예측하기 어려워지며, 이로 인해 골키퍼들은 막기 어려움을 겪게 됩니다.

하지만 야구의 너클볼과 같은 경우, 공이 스핀을 가지고 회전하면서 공기 저항에 의해 궤적이 변화하게 됩니다. 너클볼은 특히 회전축이 일정하지 않기 때문에, 투수와 포수 모두 예측하기 어렵습니다. 또한, 투수가 원하는 방향으로 공이 움직이기 위해서는 공의 회전축을 조절하는 기술이 필요합니다.

따라서 너클볼과 같은 공들은 공의 스핀과 회전축의 방향, 그리고 공의 이동 속도와 방향 등이 결합되어 궤적 변화를 일으키기 때문에 예측하기 어려워집니다. 반면에 회전수가 거의 없는 공들은 대기 저항과 터빈 효과 등이 작용하여 예측하기 어려운 궤적 변화를 일으키기 때문에, 이 또한 골키퍼들에게 어려움을 줄 수 있습니다.