“스포츠에도 물리가 적용된다고요?”
“우리의 모든 움직임에 다 물리가
적용되지! 물리학을 이용해서
과학적으로 운동을 훈련할 수
있고말고! 그 전에 마지막 운동
제3 법칙. 작용-반작용의 법칙을
알아보자!”
“작용-반작용의 법칙?”
“자! 이리 와서 나와 손바닥 밀기
게임을 해보자꾸나!”
“으하하. 좋아요! 제 슈퍼 파워를
보여주겠어요! 하나, 둘, 셋!
“아이쿠야! 역시… 하푸의 힘이
세구나. 하하하. 자, 이렇게
하푸의 힘이 나에게, 나의 힘이
하푸에게 서로 반대 방향으로
작용하는 것. 이런 게
작용-반작용의
법칙이란다! 또 뭐가 있을까?”
“아~ 두 물체 간에 작용하는 힘이
늘 한 쌍으로 작용하고 그 힘의
방향은 서로 반대인 성질을
작용-반작용의 법칙이라고 하는구나!
재밌다! 음… 아! 열심히 노를
저으면 배가 앞으로 나아가는 것도
작용-반작용의 법칙이지요!”
“그렇지! 풍선을 크게 후~ 불고
그대로 날리면!?”
“바람이 빠지면서 슝! 날아가요!
아! 이것도 작용-반작용의 법칙!
그럼, 우리가 걸을 때 발을 땅에
딛는 힘. 그리고 땅이 발을 향해
가하는 힘. 이 두 가지 힘이 동시에
발생하기 때문에 넘어지지 않고
걸을 수 있는 거네요! 모든
움직임이 다 운동법칙에 적용돼요!
멋지다!”
“정말 멋지지 않니? 그렇다면
이러한 원리들이 적용되는 운동
경기 상황은 어떤 것들이 있는지
알아볼까?”
“뉴턴의 세 가지 법칙이 모두
적용되는 대표적인 운동이 있지.”
“오? 뭔데요!?”
“바로, 달리기야. 특히 100m
달리기를 비롯한 단거리 달리기는
매우 짧은 시간 기록을 내는
경기이지. 그렇다면 뭐가
중요할까?”
“음… 준비.. 땅! 할 때 그 순간요!
제일 빨리 출발해야 빨리
도착할 수 있잖아요!”
“그렇지! 선수가 출발을 위해
출발선에 쪼그려 앉아있는 동안은
몸이 멈춰있으려는 관성이 작용하게
된단다.”
“정지 관성이요!?”
“그래! 그리고 출발 신호와
함께 다리 근육이 만들어
내는 힘이 그 정지 관성보다
크게 되면서 앞으로 튀어
나가게 된단다. 이때 발바닥과
땅이 맞닿으면서 서로!”
“작용-반작용의 법칙!”
“그렇지! 그리고 속도를 내어
달리는 거야.”
“그럼 가속도의 법칙에 따라서
선수의 다리의 힘이 클수록,
그리고 몸무게가 가벼울수록
더 빨리 달릴 수 있겠네요!”
“아주 똑똑하구나! 뉴턴의
세 가지 법칙이 이 짧은 순간
모두 적용되는 아주 멋진 경기야.”
“달리기 선수들은 몸은 가볍게,
다리 근육이 힘이 세게
훈련하겠군요!”
“그렇지. 다음 올림픽경기에서
창던지기나 포환던지기 같은
투척 경기를 본 적이 있니?”
“네! 그 경기에는 어떻게
적용되나요?”
“창을 던지기 위해 창을 들고
앞으로 뛰어가거나, 포환을
던지기 위해 포환을 들고
빠른 속도로 돌 때 창과 포환은
선수가 움직이는 방향으로
계속 운동하려는 관성이
작용하지.”
“아! 운동 관성!!!”
“그러다가 선수가 멈추어 손을
놓으면 들고 있던 창이나
포환은 관성에 의해 운동 방향으로
슝! 그대로 날아가지. 그렇다면
더 좋은 기록을 얻기 위해
운동법칙을 어떻게 적용해야
할까?”
“가속도를 더 크게 하면 힘이
더 세지니까 더 빨리 달리고
더 빨리 돌아야 해요! 그럼 더
멀~리 날아갈 거예요!”
“그렇지. 아주 똑똑하구나. 또한
선수의 어깨와 팔의 힘이 강할수록
더 큰 힘을 내게 되겠지?”
“으하하. 정말 신기하다. 또요! 또
알려주세요!”
“멀리뛰기, 높이뛰기 같은 도약
경기에서도 운동법칙이 적용되지.
자, 하푸가 한번 생각해 볼까?”
“음… 점프를 하기 전에 멀리서부터
달리잖아요! 그때 달려가는 속도가
빠를수록 더 많은 힘이 작용해서
더 멀리, 더 높이 뛸 수 있어요!
그렇죠?”
“그렇지! F=ma 법칙을 잘 적용했구나.
또 어떤 법칙이 적용될 수 있을까?”
“마지막 발을 딛고 위로 점프할 때
발과 땅 사이에 작용-반작용이
발생해서 몸을 위로 슝!
뛰어오르도록 해요! 발이 땅을
차는 힘이 셀수록 땅이 발을 밀어내는
반작용도 강해져서 더 멀리, 더 높이
뛰어오를 수 있어요!”
“그렇지! 도약 경기에서 좋은 기록을
내기 위해서는 빠른 속도로 달려가
마지막 발을 강하게 구름으로써
떠오르는 힘을 최대한 크게
해야 해. 강한 다리 근력을
가질수록 힘이 세지겠지!”
“우와. 0.01초라도 빠른 기록,
0.1cm라도 높은 기록을 낼 수
있도록 물리를 잘 적용해서
훈련하는군요.”
“그럼 그럼. 역시 우리 위대한
뉴턴 할아버지! 뉴턴 할아버지가
발견한 이 놀라운 법칙이
스포츠에도 이렇게 멋지게 쓰이고
있다니… 정말 자랑스럽지 않을
수가 없어. 정말 자랑스럽도다.
어려울 것만 같은 물리학이지만
우리 삶 속에 모든 것들이! 심지어
저 멀리 우주까지도 전부 이
놀라운 계산이 존재하고 있어.
뉴턴 할아버지를 실제로 볼 수만
있다면 좋겠다...”
“우리 실생활에 가장 밀접한
과학인 것 같아요! 물리 재밌다.
헤헤. 그런데 유턴 박사님. 왜
이렇게 뉴턴 할아버지를 좋아하는
거예요? 그리고 어떻게 이렇게
물리에 대해 잘 아시는 거죠?
아니, 생각해보니까 갑자기 제게
나타나셔서 물리에 대해 알려주시고…
대체 박사님의 정체는 뭔가요!??”