야구에서 변화구의 과학적 원리가 궁금합니다.

Question

투수가 여러가지 그립으로 실밥을 잡고 투구를 했을 때공의 궤적이 변하는 것이 신기합니다.이런 현상이 어떤 과학적인 원리가 숨어있는 것인가요?

강력한담비205 · Accepted Answer

안녕하세요. 박기형 과학전문가입니다.야구공을 던질 때 회전 등의 힘을 가하여 야구공이 직선 운동을 방해하게 만드는 것입니다.회전력의 크기 등에 따라서 해당 공의 궤도가 달라지게 되는 것 입니다.

검붉은코뿔소 34 · Answer

안녕하세요. 김민규 과학전문가입니다.변화구는 공에 회전을 더하여 기존에 공의 방향보다 크거나 적게 유동을 만들어 예측하기 어렵게 던지는 기술의 일종 입니다.과학적인 원리로는 회전력과 중력이 작용합니다.

화목한다람쥐109 · Answer

안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.야구공은 중력에 의해 아래 방향으로 힘을 받지만, 야구공의 회전으로 인해 아래 방향으로 힘을 더 받는 것입니다. 이는 야구에서 커브볼이라 하며 타자 입장에서 공이 뚝 떨어지게 느껴지는 공입니다

사막위의오아시스 · Answer

안녕하세요. 박준희 과학전문가입니다.변화구는 공기의저항 그리고 중력과 투수의 힘이 어우려져서공의 낙폭이 커지는거죠. 이런 변화구의 낙폭을 더 크게 해주는게 회전력입니다.감사합니다.

굉장한호돌이84 · Answer

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.변화구는 공의 회전과 실밥의 공기흐름을 와해하는 효과에 의해 만들어집니다.그냥 실밥없이 공만 돌아가면 무조건 커브볼만 나오지만, 실밥을 이용해 커브를 더 강하게하거나 약하게하는 방식으로 응용이 가능합니다.

식약정 · Answer

안녕하세요. 정준민 과학전문가입니다.야구의 변화구는 스핀, 마찰, 공기 저항, 탄력 등의 과학적 원리를 활용하여 공의 궤도와 속도를 변화시키는 투구 기술입니다. 투수는 손가락과 손목 등을 조절하여 공의 회전, 마찰, 탄력을 조절하며, 타자를 혼란시키고 예측을 어렵게 만듭니다. 변화구는 투수의 정확한 제어와 기술에 의해 구사되며, 다양한 변화구를 사용하여 상대팀을 교란합니다.

느긋한칼새269 · Answer

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.투수가 여러 가지 그립으로 실밥을 잡고 투구를 할 때, 공의 궤적이 변하는 현상은 주로 회전력에 의해 발생합니다. 회전하는 공은 공기의 저항과 함께 마찰력을 일으키며, 이로 인해 궤적이 변하게 됩니다.회전력은 스핀이나 회전운동에 의해 발생하며, 공의 회전 방향과 속도에 따라 그 효과가 달라집니다. 투수가 실밥을 잡을 때 그립의 각도와 압력, 그리고 손의 움직임에 따라 공에 전달되는 회전력이 달라지며, 이는 공의 궤적을 변화시킵니다.

아테나 · Answer

안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.변화구의 원리를 알려면 일단 포심의 원리를 알아야 합니다.포심 패스트볼의 경우 공에 깨끗한 백스핀을 먹여 던지게 되는데. 이 때 공 주위의 실밥에 의해 공기저항이 생기고 한쪽으로만 회전하다보니 공 주변의 기압차가 생기게 됩니다.공기의 진행방향과 실밥의 방향이 반대로 돼있는 공 밑의 경우 공기의 유속이 느려지며 고기압을 형성하게 되고 반대로 공기의 진행방향과 실밥의 방향이 같은 위의 경우 공기의 유속이 빨라지며 저기압을 형성하게 되죠.그 기압차에 의해 야구공은 위쪽으로 올라가는 힘을 받게되고 이것을 마그누스 효과라고 합니다.공의 회전수가 많을 수록 이 힘은 커지고 보통 볼끝이 좋다. 혹은 볼이 뜬다고 표현하며 상당히 빠른 구속과 많은 회전수를 겸비할 경우 라이징 패스트볼. 즉, 뜨는 볼이라고 불리는 훌륭한 구위의 속구가 만들어 지죠 물론 말이 뜬다는거지 실제로는 중력에 의해 떨어지는 낙폭이 줄어들어 평소 조금씩 떨어지는 공에 익숙해져있던 타자들이 덜 떨어지는 공에 확실히 적응하지 못해 공의 밑으로 헛스윙 하는 겁니다. 여기까지가 포심 패스트볼의 원리였습니다. 그럼 변화구는 어떨까요?중간에 공의 회전에 따라 공기의 유속이 달라져 발생하는 기압차에 의해 공에 힘이 가해지는 마그누스 효과에대해 말씀드렸죠.이는 변화구에서도 적용되는 말입니다.변화구 중에서도 브레이킹볼이라고 말하는 회전이 걸리는 변화구의 경우인데. 예를들면 슬라이더,커브 등이 있겠습니다. 직구가 백스핀을 걸어 던진다면 커브는 반대로, 공의 회전이 공을 던지는 방향과 일치하게 던지는데요 이 때 위에 설명한 마그누스 효과에 의해 발생한 아래로 가해지는 힘과 더불어 공에 가해지는 중력이 그냥 던지는 공에 비해 더 큰 낙차를 만들어 타자를 공 위로 헛스윙하게 합니다.물론 던지는 그립때문에 공에 힘을 제대로 전달할 수 없어 속도가 붙지 않기 때문에 직구와 속도차가 생겨 타이밍을 뺏기는 덕도 있습니다. 슬라이더의 경우 횡방향으로 회전시키게 되는데 이 때 공의 바깥쪽을 손가락으로 자르듯 스핀을 걸게됩니다. 이 또한 위의 마그누스 효과에 의해 회전방향으로 힘을 받게 되고 우투수가 던지면 우타자 기준 바깥쪽으로 휘며 떨어지게 되죠(포심의 경우 위로 회전하며 힘을 받지만 그에비해 슬라이더는 옆으로 회전하여 중력에 거스를 힘이 없어 떨어지듯 느껴지게 됩니다. 포심과 슬라이더의 중간인 대각선 방향으로 스핀을 먹인 커터의 경우 중간까진 포심과 비슷한 모양으로 오다 홈플레이트 바로 앞에서 옆으로 살짝 꺾이는 구질을 보입니다.) 슬라이더의 반대로 회전이 걸리는 일명 '싱커성'의 변화구도 있습니다.대표적으로 스크류볼이 있겠는데. 위에 커브의 경우 종방향의 회전을 건다고 했는데 역시 사람이 하는 일에 완벽한 일은 없는지 보통 약간의 횡방향의 회전을 함께 먹어. 우투수가 우타자 상대로 던지는 때를 기준으로 큰 낙차를 보여주며 약간 바깥쪽으로 휘어 나갑니다. 그런데 스크류볼의 경우 반대입니다.스크류볼은 던질 때 팔을반대로 뒤틀어 검지가 앞, 중지가 뒤로 간 상태에서 슬라이더와 반대의 회전을 먹이며 던집니다.[의도는 그렇지만 종회전도 많이 먹습니다.]이렇게 될 경우 우투수, 우타자 기준으로 공이 안쪽으로 꺾이며 큰 낙차를 그리며 떨어지는데 공의 구질이 생소한 만큼 치기도 힘듭니다. 하지만 팔을 반대로 틀어 던지는 과정에서 어깨와 팔꿈치에 큰 부담이 오기 때문에 부상의 위험이 아주 큰 공이기도 합니다. 뭐 변화구엔 브레이킹볼만 있는게 아닙니다. 오히려 회전수를 죽이는 공들도 있죠예를 들면 포크나 너클볼 종류가 되겠습니다. 포크의 경우 속구에 비해 회전수를 확실히 줄여 중력에 거스를 힘을 없앴기 때문에 던진 직후의 투구폼에선 별 차이가 없어도 속구보다 큰 낙차가 생깁니다. 타자에게 포크볼을 던져 속구와 혼동시킬 경우 공의 위로 헛스윙을 유도하기 아주 좋은 공입니다. 하지만 이를 던지기위한 그립이 팔꿈치에 큰 부담을 주기 때문에 부상을 유발할 가능성이 크다고 합니다. 너클볼의 경우 극단적으로 회전을 없앤 경우인데 투구판부터 홈 플레이트까지  약18.2미터를 날아가는 동안 1~2회전 이하로 회전수를 줄입니다. 이 이상 회전이 걸릴 경우 치기 쉬운 아리랑볼만 된다고 합니다.물론 이런 회전이 없는 공을 던지는 것을 숙련하기에는 너무 힘들기 때문에 너클볼 투수는 상당히 희소합니다.너클볼의 원리는 거의 무회전 상태로 날아오는 공이 공기 저항을 받는데, 이 때 공기가 한쪽으로 돌아나가는 것도 아니고 공 표면 전체에 난반사되며 공 자체에는 랜덤이라고 할 수밖에 없는 방향으로 랜덤한 힘이 들어갑니다.이로인해 날아오는 도중 두번이나 세번 이상 공의 궤도가 바뀔 수도 있습니다. 당연히 어떻게 변할지는 던지는 투수 자신도 모르고요. 이렇게 난변화하며 오는 공을 배트로 맞추긴 확실히 힘들겠죠  위와 같이 포심과 비교해 회전 방향, 회전수 등을 조절해 공의 궤도를 변화하는 변화구가 있다면 단순히 속구를 던질 때와 같은 폼으로 던지되 단순히 속도만 죽여 타이밍을 빼앗는 변화구도 있습니다. 보통 체인지업 류가 그러한데 그원리는 위에 설명한 그대로입니다.다만 같은 폼에서 다른 속도의 공을 던지기 위해 그립등을 연구하고 만들어 내는 것이죠. 덕분에 체인지업도 써클체인지업, 팜볼, 벌칸 체인지업등 여러 던지는 방법이 있습니다.

똑똑한저어새12 · Answer

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.야구에서 투수가 던진 공의 궤적이 변하는 이유는 공의 회전과 공기의 저항 때문입니다. 공이 회전하면 공기의 저항이 공의 회전 방향과 반대 방향으로 작용하여 공이 휘어지게 됩니다. 공의 회전이 빠를수록 공이 더 많이 휘어지게 됩니다

고운푸들16 · Answer

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.변화구는 공이 회전하며 비행할 때 주위에 형성되는 공기의 흐름이 달라지기 때문에 휘어지거나 속도 변화가 생기는 것입니다.보통 '움직이는 물체의 속도가 느리면 압력은 커지고, 속도가 빨라지면 압력은 작아진다’ 는 베르누이의 원리와, 마그누스 효과 즉, 공이 회전하면서 움직이면 공의 진행 방향과 바람의 방향이 일치하는 쪽에선 속도가 빨라져 압력이 감소하고 반대쪽은 속도가 느려지면서 압력이 커지는데요, 이와 같은 압력차 때문에 높은 곳에서 낮은 곳으로 공을 밀어내는 힘이 생기고 그로 인해 날아가는 공의 변화가 발생합니다.

하얀도화지113 · Answer

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.변화구의 과학적 원리는 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다. 첫째, 마그너스 효과입니다. 마그너스 효과란, 회전하는 물체가 주변 공기를 밀어내면서 발생하는 힘으로, 회전하는 공의 궤적을 바꾸는 효과입니다. 투수가 공을 던질 때, 공의 회전축을 변화시켜서 마그너스 효과를 유도하면, 공의 궤적이 예측하기 어려운 움직임을 보이게 됩니다.둘째, 에피넥 효과입니다. 에피넥 효과란, 공의 형태를 바꾸면서 공의 공기 저항력을 변화시키는 것으로, 공의 비틀림이나 공의 뒤틀림 등을 유도하여 공의 궤적을 바꿀 수 있습니다.

지구과학·천문우주

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