바나나킥을 해보자; 마그누스 효과(Magnus effect)

굉장히 오랜만에 블로그에 글을 올리는 느낌이네요.

뭐, 바쁘다는 말이 사실이면 사실이겠고 핑계면 핑계겠죠.

그저께는 체육대회를 했습니다.

체육대회에서 공이 굴러가고 던져지는 것 등을 보니 마그누스 효과가 떠오르더군요.

그래서 오늘의 주제는 마그누스 효과입니다.

그런데 마그누스는 누구래요?

익숙하지 않은 과학자인데...

마그누스는 독일의 물리학자 겸 화학자로, 이름을 다 써 보면

'하인리히 구스타프 마그누스(Heinrich Gustav Magnus)'입니다.

19세기에 살았던 인물이고요, 베를린 훔볼트 대학의 교수였다고 합니다.

어쨌든 이 마그누스는 포탄의 탄도를 연구하다 이 마그누스 효과를 알아냈다네요.

마그누스 효과는 공을 회전하면서 던졌을 때 공이 휘어지는 효과입니다.

아, 물론 굳이 공일 필요는 없고 공기 중일 필요는 없고

유체에서 회전하며 운동하는 물체에서 그 물체가 휘어진다는 효과입니다.

무슨 말인지 감이 잘 안 잡히나요??

그럼 그림을 그려서 알아보겠습니다.

공을 시계방향으로 돌리면서 공기 중으로 던졌습니다.

(공의 운동방향은 왼쪽에서 오른쪽으로 갑니다.)

그럼 공기는 상대적으로 오른쪽에서 왼쪽으로 가는 것이잖아요?

그러면 그걸 대강 그려보겠습니다.

(인터넷 뒤지면 잘 그린 그림 참 많으니 혹시 아래 그림이 이해 안 가실 경우

검색을 해서 그림을 보시면 될 것 같습니다.)

제가 컴퓨터로 그림을 못 그리는지라 이렇게 두 줄만 나타내보면

위에는 공과 공기가 서로 반대방향으로 갑니다.

그래서 위쪽의 공기는 상대적으로 느린 속력을 가지게 됩니다.

아래는 공과 공기가 서로 같은 방향으로 갑니다.

그래서 아래쪽의 공기는 상대적으로 빠른 속력을 가지게 됩니다.

그런데 베르누이의 방정식에 의하면

'P + ρgh + 0.5ρv^2 = 일정'으로

유체(공기)의 밀도(ρ)는 안 변하고, 높이(h)도 안 변했는데 속력이 변했네요?

위쪽은 속력이 느려졌으니까 일정하기 위해서 P, 압력이 커져야 합니다.

반대로 아래쪽은 속력이 빨라졌으니까 일정하기 위해서 압력이 작아져야 합니다.

그러면 공은 당연히 압력이 낮은 곳으로 휘게 되겠죠?

왜냐하면 자연은 주변 압력을 같게 만들고 싶어하기 때문입니다.

열역학 제 2법칙을 따른다 하나요...

엔트로피(무질서도)는 항상 증가하거나 일정하며 절대로 감소하지 않는다.

뭐, 간단히 생각해보면 바람이 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 것처럼

압력이 낮은 곳으로 공이 휘어지게 되는 것이죠.

만약에 저 공을 위로 휘어지게 하고 싶으면

공의 회전 방향을 반대로 하면 됩니다.

그래서 이 원리는 이용한 것이 바나나킥이라고 합니다.

아니, 원리를 이용했다기 보다 그 원리가 들어간 현상이 바나나킥이겠죠.

설마 그 원리를 이용해서 바나나킥 기술을 만들었겠어요.

19세기에 발견된 사실인데.

이제 곧 있으면 브라질 월드컵이 시작할텐데,

축구에서 공이 휘어져서 골인을 한다면

"마그누스 효과 만세!"라고....

뭐, 그 생각 따위 안 들고 아파트 단지가 떠나가라 소리를 지르겠지만 말이죠.

저는 축구를 하면 공이 딱볼이에요.

땅바닥에 딱 붙어서 가는 그런 공(ball)....

그래서 마그누스 효과를 이용한 바나나킥은 이론으로만 알고 실제로는 못 합니다.

하지만 농구 할 때 공을 회전시키면서 던져본 적은 많습니다.

그런데 올라가는지 아닌지는 자세히 관찰해보지 않아서 잘 모르겠네요.

중력 때문에 곧 떨어지기도 하고 골을 넣는데에만 관심이 있어서요.

어쨌든 이 마그누스 효과를 우리나라 축구 대표팀이 잘 이용해서

월드컵에서 좋은 성적 거둘 수 있기를 기대해봅니다.