골프볼이 공중에 떠서 날아가는 원리는 뭘까?
강한 힘으로 때렸으니까. 라는 뻔한 답보다 과학의 원리로 설명하면 어떨까?
우선 공중에 뜨는 물체에는 양력(위로 뜨는힘)이 작용한다.
그와 반대는 되는 힘이 지구가 끌어 당기는중력이다. 양력이 중력보다 커야 물체는 공중에 뜰 수 있다.
볼이 공중으로 뜨는 힘은 양력, 앞으로 전진하는 힘은 추진력이다. 클럽으로 볼을 때리면 로프트 각도에
의해서 백스핀이 발생한다. 그러면 볼 상부의 공기는 빠르게 흐르고, 반대로 하부는 느린 흐름을 보인다.
상부는 볼의 회전방향과 공기의 흐름 방향이 같아서고, 하부는 서로 반대 방향이기 때문이다.
이러한 이유로 볼 위쪽에는 저기압이, 아래쪽에는 고기압이 생긴다.
볼은 공기흐름이 빠른 위쪽으로 떠 오르게 된다.
비행기 역시 날개 상부와 하부의 유선정도를 달리해 공기 압력 차이를 만들고 이를 통해 양력을 발생시킨다
그러면 백스핀이 없는 볼은 어떻게 될까?
8년전 일본에서 이와 관련한 실험을 직접 눈으로 확인한 적이 있다.
기계로 인위적으로 백스핀을 주지 않은 채 볼을 발사하자 볼은 빠른 속도로 날아 가는가 싶더니 중간에서
뚝 떨어지고 말았다.
축구 경기에서는 이런 현상을 볼 수 있다.
레알마드리드에서 뛰고있는 크리스타아누 호날두의 전매특허인 "무 회전 킥"이다.
그가 찬 프리 킥은 골대 앞에서 갑자기 툭 떨어져 골 키퍼가 손을 쓸 수 없게 만들곤 한다.
손흥민도 지난 16일 월드컵 2차 예선 미얀마와의 경기에서 무회전 프리킥으로 득점을 올렸다.
우연히 발견된 딤플의 효과--- 복잡한 유체역학 담겨.
타 스포츠에 사용되는 볼과 골프볼의 가장 큰 차이점 중 하나는 딤플이다.
개인적으로는 어린시절 곰보처럼 생긴 골프볼을 보며 신기하게 여겼던 기억이 있다.
딤플은 과학적 연구가 아닌 경험에 의해 발견된 산물이다.
표면에 흠집이 생긴 볼이 훨씬 더 멀리 날아 간다는 사실을 알게된 후 골퍼들이 일부러 흠집을 만들어
사용하기 시작한 것이다.
딤플은 공기저항과 관련이 있다.
공기저항에는 형상저항과 마찰저항 두 가지가 있다.
형상저항은 볼의 앞,뒤 표면에 작용하는 압력 때문에 생기는 것이고, 저항마찰은 말 그대로 공기와의
마찰에 의해 생긴다. 날아가는 볼이 받는 저항의 대부분은 형상저항이다.
표면이 매끄러울 경우 볼의 표면을 흐르는 공기는 볼의 중간지점이후 속도가 급격히 줄어들면서 그곳의
압력이 현저하게 떨어진다. 이 압력차이로 발생한 형상저항 때문에 볼은 멀리 날아가지 못하게 된다.
허지만 볼의 표면이 약간 울퉁불퉁하면 공기의 섞임이 활발하게 이뤄져 앞과 뒤의 압력 차이가 줄어
들면서 형상저항도 감소하게 된다.
표면을 무조건 거칠게 한다고 해서 공기저항이 줄어 드는건 아니다.
구체의 지름, 공기흐름의 속도, 공기의 점도, 밀도등을 감안한 "레이놀드 수(Reynolds Number)"라는
요소가 중요하게 작용한다.
딤플의 숫자가 무조건 많거나 그 파임이 깊다고 해서 좋은 볼도 아니다. 대게 딤플 수는 300~450개
내외다. 하나의 볼에 있는 딤플의 깊이와 크기도 모두 같은건 아니다.
올해 출시된 타이틀리스트 V1의 경우에는 딤플의 수가 352개, V1x는 328개다.
김태훈 타이틀리스트 볼 메니저는 " 볼 비행에는 이처럼 다양한 요소들이 복잡하게 얽혀있다"면서
미국 본사의 연구소에서는 유체역학과 공기역학, 재료공학등 다양한 분야에서 모인 80 여명의
전문가들이 볼의 성능에 대해 연구를 한다.
드라이버나 웨지등 특정 클럽에만 최적화된 제품이 아닌 다양한 상황에서 뛰어난 성능을 발휘할
수 있는 볼을 개발하는게 목표라고 설명했다.
다음에서 옮기다.