야구공에는 왜 실밥이 있는 걸까?

 

코로나 때문에
조금 늦게 다가온 야구 시즌!

무관중 경기를 펼치고 있는 KBO 리그지만,
미국에서도 많은 관심을 보일 만큼 인기가 대단합니다.

마지막까지도 긴장을 늦출 수 없는 야구 경기!
이렇게 재미있는 야구 경기 속에도 과학 이야기가 숨겨져 있답니다.

야구공! 하면 먼저 떠오르는 것은
하얀 공에 박혀 있는 빨간 실밥들이 생각날 것입니다.

그런데 이 108개의 빨간 실밥들은 왜 박혀 있는 것일까요?
외관상으로 보기 좋기 때문에 있는 것일까요?

여기에는 재미있는 비밀이 숨겨져 있습니다.

첫 번째로는 공의 속력인 구속과 관련이 있습니다.

야구공은 실밥이 없으면 시속 130km를 넘기기 힘들다고 하는데요.
오히려 실밥이 있으면 오히려 공기저항을 많이 받아
느려질 것 같은데 왜 그런 것일까요?

만약 실밥이 없으면 공 정면의 공기 저항은 줄어들지만,
공의 후방에 공기의 소용돌이가 일어나는데
소용돌이로 인해 공을 뒤쪽으로 잡아 끄는 효과가 발생해
저항이 커져 구속이 떨어지게 됩니다. 

그러나 오히려 실밥이 있다면 실밥으로 인해
공의 후방에 저항이 줄고 추진력을 얻어
투수는 시속 150km의 공을 던질 수 있게 되었고
타자는 더 많은 홈런을 칠 수 있게 된 것입니다.

두 번째로는 공의 ‘궤적 변화’ 입니다.

유체역학의 기본적인 이론인 베르누이 정리에 따르면
상대적으로 흐름이 느린 곳은 압력이 높아지고
흐름이 빠른 곳은 압력이 낮아지게 됩니다.

대표적인 예로는 비행기가 뜨는 원리를 들 수가 있습니다.
비행기의 날개의 모습을 보면 아래쪽은 평평하고,
위쪽은 곡선으로 되어있습니다.

이런 모양 때문에 평평한 아래쪽은 공기의 흐름이 느려지고,
곡선 모양의 위쪽은 공기의 흐름이 빨라집니다.
그래서 아래쪽은 압력이 높아지고, 위쪽은 압력이 낮아져
위로 올라가는 힘이 작용하게 되어 비행기가 뜰 수 있게 되는 것입니다.

이러한 베르누이의 정리가 야구공에서도 적용이 됩니다.

그림과 같이 야구공이 왼쪽으로 이동할 경우,
공기의 흐름은 반대 방향인 오른쪽으로 생깁니다.
공의 회전 방향도 함께 고려해보면
위쪽은 회전 방향과 공기의 흐름 방향이 같아
흐름이 빨라져 압력이 낮아집니다.
반면 아래쪽은 방향이 서로 달라져
흐름이 느려지게 되고 압력이 높아집니다.

힘은 압력이 높은 곳에 낮은 곳으로 작용하게 되며
이때 작용하는 힘을 마그누스의 힘이라고 합니다.

이런 마그누스의 힘은 실밥의 위치에 따라 작용하는 방향이
달라지게 됩니다.

따라서 투수가 공을 던질 때, 실밥을 어떻게 잡느냐에 따라
실밥이 각기 다른 곳에 위치하며 회전하게 되고
실밥으로 인해 문턱에 발이 걸리듯 실밥에 공기가 걸리게 됩니다.

그렇게 공이 날아가면서 마그누스 힘을 받아 궤적이 변하게 되면서
변화구가 되는 것입니다.


언뜻 보면 아무것도 아닌 실밥으로 보이지만
광속구와 변화구의 비밀이 바로 
이 108개의 실밥에 담겨 있었네요.

 

 

출처: 휴비스