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  •  평창을 보면 과학이 보여요
  • 이지현 기자
  • 2018-02-01 18:27:09
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평창 올림픽 종목의 과학원리

평창 겨울올림픽이 일주일 앞으로 다가오면서 올림픽 경기 종목에 대한 관심이 높아지고 있다. 그런데 겨울올림픽 종목 곳곳에 과학 원리가 숨어있다는 사실을 아는지. 과학 원리를 잘 이용해야 좋은 성적도 거둘 수 있다.

겨울올림픽 종목별로 어떤 과학 원리가 숨어있는지 살펴보자.​


개구리 장갑이 필요해


곡선 구간을 달리는 쇼트트랙 선수 최민정(왼쪽)과 심석희(가운데) 선수. 뉴시스

스케이트를 신고 111.12m의 트랙을 빠른 속도로 달려 순위를 가리는 경기인 쇼트트랙 스피드스케이팅(이하 쇼트트랙). 이 쇼트트랙 경기에서 선수들은 왼손에 ‘개구리 장갑’이라고 불리는 특수한 장갑을 낀다. 이 장갑은 합성소재의 일종인 에폭시를 동그랗게 만들어 손가락 끝에 붙인 장갑. 모양이 개구리의 발가락 끝과 닮아 ‘개구리 장갑’으로 불린다.

이 특수한 장갑을 끼는 이유는 마찰력을 최소화하면서 원심력(원운동을 하는 물체가 원 중심에서 멀어지려 하는 힘)을 이기기 위함이다. 쇼트트랙의 트랙은 곡선 구간이 약 53m로 전체 트랙의 절반을 차지한다. 평균 시속 45㎞로 곡선 구간을 달리는 선수들은 원심력에 의해 튕겨 나가지 않도록 몸을 트랙 안쪽으로 최대한 기울인다. 몸을 기울여 구심력(원운동을 하는 물체에서 원의 중심방향으로 작용하는 힘)을 크게 만들어 원심력을 이기는 것.

이 과정에서 손을 바닥에 짚게 되는데 이때 손과 얼음 사이에 마찰력이 크면 속도가 준다. 매끈한 소재인 에폭시는 잘 미끄러지기 때문에 속도가 줄어드는 것을 최소화 할 수 있다.


V자로 스키 펼치는 이유는?



스키점프 선수 김현기. 평창=뉴시스

스키점프는 스키를 타고 급경사면을 시속 90㎞ 속도로 활강(비탈진 곳을 미끄러져 내려감)하다 도약대에서 비행해 착지하는 경기다. 도약대로부터 가장 멀리, 안정적인 자세로 나는 선수에게 높은 점수를 준다.

스키점프 선수들이 공중에서 비행기처럼 잘 날기 위해서는 양력을 잘 이용하는 것이 중요하다. 양력은 물체가 유체(액체와 기체)를 밀어 내리는 힘에 대해 반대로 작용하는 ‘떠올리는 힘’이다. 양력은 그 힘을 받는 면적을 넓히면 더 많이 받을 수 있다. 이 때문에 선수들은 몸을 곧게 펴고 난다. 또 스키를 V자 모양으로 넓게 펼치면 몸 밖으로 펼쳐진 스키 면적만큼 양력을 받을 수 있어 11자로 펼쳤을 때보다 잘 날 수 있다.


손을 모아서 회전력 높여요



점프 후 회전 기술을 구사하는 피겨스케이팅 선수 최다빈

겨울올림픽의 꽃으로도 불리는 피겨스케이팅은 아름다운 선율에 맞춘 우아한 동작으로 관람객들의 눈길을 사로잡는다. 피겨스케이팅 기술에도 과학 원리가 적용된다.

피겨스케이팅 선수들은 회전할 때 왜 손을 몸 가까이 오므려 붙이는 것일까? 이는 각운동량 보존 법칙을 이용하는 것. 각운동량은 회전하는 물체가 가지고 있는 운동량(물체의 질량과 속도를 곱한 것. 운동이 얼마나 강하게 일어나는지를 보여줌)을 말한다. 각운동량은 물체가 회전축으로부터 뻗어 나간 거리가 짧을수록 커진다. 그 때문에 빠른 회전이 필요한 기술을 선보일 때는 회전축인 몸의 중심으로 최대한 팔다리를 오므리는 것. 회전하는 의자에 앉아 발을 구른 뒤 팔다리를 오므리면 팔다리를 펼쳤을 때보다 회전 속도가 더 빨라지는 체험을 할 수 있는 것과 같은 원리다.​

▶어린이동아 이지현 기자 easy27@donga.com

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