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턴을 만드는 힘의 근원에 대하여
그것이 원심력인가? 구심력인가?
- 원운동을 가능하게 하는 힘은 원심력이 아니고 구심력이다 -
스노우보드 라이딩... 즉 턴을 물리학 적으로 설명함에 있어서 여러 사람들이 '원심력' 이라는 표현을 사용하여 설명하는 경우가 종종 있는데요. 턴의 원리는 '구심력' 으로부터 설명이 되어져야 합니다.
자세한 설명은 일반물리학 대학 서적에서 찾아볼 수 있습니다.
저자는 '원심력' 이라는 표현의 자제까지도 당부하고 있습니다.
교재의 내용이 멘붕을 가져올지도 모르니 결론 부분인 '빨간 박스와 밑줄' 위주로 보시면 되겠습니다.
원심력은 윗글처럼 '가상의 힘'입니다. 가상의 힘이 나타나는 이유는 가속하고 있는 좌표계에 있기 때문인데
보드에서 설명은 대부분 라이더 기준으로 설명을 하기 때문에 라이더는 가속하고 있는 좌표계이므로
라이더 입장에서 설명을 하려면
구심력보다 원심력으로 표현을 하는 것이 라이더 입장에서는 더 와 닿을 수 있습니다.
관성(직진성 가속 관련 등등),외력 (구심력에 대한 작용반작용 등), 저항과 마찰(공기 or 설면 or 바닥) 등등이
구심력과 부딪혔을때 나타나는 원리를 설명하기 위한 단어가 원심력 입니다.
원심력과 구심력은 엄연히 다른 용어 이고, 실에 공을 달아 돌렸을때는 반작용의 힘 or 실을 끊었을때
직선으로 가려는 관성의힘 등은 실을 끊기 전에는 실제적으로 눈에 보이지 않아 가상의 힘으로 표현을 하는경우도 있지만,
카빙의 중요한 원리중 하나는 눈벽을 만들어 그대로 타고 지나가는것 이기때문에, 눈벽을 만들어 지날갈시
데크가 휘어지는 모양을 보고 충분히 구심력 예측(회전 반경) 및 원심력과 관성의 양을
실에 공을 매달아 돌렸을때 보다 확연히 눈으로 확인하고 구분 지을수 있기때문에
스노우보드는 '구심력' 뿐만 아니라 구심력과 동시에 일어나는 관성과 가속, 구심력의 작용 반작용,
중력저항 공기저항 마찰저항 등을 좀더 폭넓게 내포하는 의미로 쓰이는 '원심력'이란 표현이
실질적인 스노우보드 움직이는 원리를 더 풍풍한 설명으로 할수 있다에 내 손모가지를... 아 아닙니다. >.<;
위에 본문의 공식과 제가쓴 윗글의 글은 4년전 이론 강습때 제가 했던 내용입니다.
연구를 많이 하시는분이시군요.
좋은글엔 추천!
이 글중에 등속 원운동을 하는 이라고 되어있는데 우리가 등속원운동을 하는것인가요?
가감속을 하지 않는가요? 분명히 윈심력이라는 말은 가상의 힘이니 거론을 하지 않는것이 좋을듯합니다만
원심력이라는 말 자체가 이해를 쉽게 하기위해 가상의 힘을 만들어 놓은것에 불과하기 때문에 여러분들에게
설명할때는 좋을듯 합니다.
공을 줄에 메달아 돌리면 공은 줄이라는 구심력때문에 원운동을 하게되고 그 반작용은 손이 받겠지요.
하지만 공의 입장에서는 분명히 밖으로 나가려는 힘이 생기는 듯한 움직임을 보이고 있으니 그것을
설명하기에는 원심력이라는 말이 쉽겠죠. 하지만 물리학적으로는 원심력이라는 말을 쓰는것은 틀리다 라는건
알고는 있어야 하겠네요. 좋은 공부 되었습니다.
음 스노보드에서의 구심력이라는게 엣지부근에서 작용 반작용이 일어나는 경우라 반작용을 원심력으로 이해하고 설명했었는데 그럼 그냥 구심력의 반작용이라고 설명해야 맞는건가요?
1. pin point로 도식화하여 물체의 거동을 해석하는 것은, 현실에는 다양한 변수(설면 저항, 설면의 요철, 활주면의 형상-스트럭쳐, 게이트나 사람과 같은 장애물)가 존재하므로 모든 운동을 설명할 수는 없다. 하지만 회전을 하고 있는 운동에 대한 이해를 위해서는 반드시 필요하다.
2. 원심력은 구심력과 관련된 관성력 (가상의 힘)일 뿐이므로, (알짜 힘이라고도 표현하는) 실제 힘으로 운동을 해석하는 F.B.D(free body diagram, 자유물체도)에 표현되어서는 곤란하다. 즉 존재하지 않는 힘이다.
2-1. 실제 작용하는 힘은 구심력(중심을 구하는, 회전의 중심 방향을 향하는)이지만, 회전하는 물체(라이더, 스키어)는 그에 대한... 관성에 의해 중심에서 벗어나고자 하는듯한 힘을 받는 것 처럼 느껴지므로 이를 원심(중심에서 멀어지고자 하는)력이 작용하는 것 처럼 착각(?)한다. 그러나 고정좌표계를 통해 전체 회전 운동 시스템을 살펴볼 때, (느껴진다는 이유로) 원심력을 힘의 한 요소로 해석하는 것은 아니된다. 그래서 원심력이라는 표현은 틀렸다...고 합의되었다.
2-3. 1과 관련하여... 원심력이라고 하는 것은, 회전하는 물체에 사람이 타고 있다거나 하는 경우에 그 사람이 느끼게 될 여러가지 힘? 관성? 상황? 중 한가지일 뿐이다. 다양한 변수(설면의 저항, 장애물을 피하기 위해 다른 회전 운동을 시도함으로써 느껴질 또다른 관성력)가 존재하고 함께 작용한 결과를 느낀다.
2-4. 이동 좌표계를 통해, 회전 운동하는 객체의 관점에서 작용하는 힘을 해석할 때, 구심력은 외력으로 작용하고... 외력에 대응하는 내력의 한 요소로서의 자중을 제외한 힘이 존재하며, 이것을 실제 느낀 경험에 비추어 원심력으로 이해하는 경향이 있다. 이 때, 미시적인 관점에서 회전체는 (평면도에서 지면을 뚫고 나오는 방향이나 혹은 그 반대 방향으로)등속 직선 운동을 하고 있는 상태이므로 해석의 축을 굳이 3개 설정할 필요는 없다.
3. 경사면에 수평인 회전 운동계에 대한 해석이므로, 중력의 진행방향 성분이 외력으로 작용한다. 하지만 2개 이상의 회전을 살펴볼 경우, 변환 구간을 통해 자력으로 회전의 중심 위치를 바꾸기도 하거니와 설면 저항 등이 작용하므로... 힘들다. 즉, 단일 회전 내에서 회전의 맥시멈(대개는 폴라인 방향... 월드컵 스키에서는 기록 단축을 위해 장비의 폴라인 방향 이전으로 회전의 맥시멈을 당기는 경향을 볼 수 있습니다.) 정도에서나 실제와 어느 정도 가까워진다.
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현실의 모든 모든 것을 설명할 수는 없지만, 이해하기 위해서는 반드시 필요하다... 하지만 머리로 이해했다고 잘 탈 수 있는 것은 절대 아니다... 머리로 이해하지 못한다고 몸으로 잘 탈 수 없는 것도 절대 아니다. 뭐 그런거 아니겠습니까? ^^
1990년대 어느 즈음에 스키를 좋아하시던 물리학과 교수님께서 이와 관련된 부분에 상당 지면을 할애한 서적을 출판하신 적이 있습니다. (물론 외국에서는 아주 오래 전에 비슷한 내용의 책, 논문이 있었겠지만...) 당시 스키를 좋아하던 분들 사이에서 큰 이슈도 되었고 인기도 많았습니다만... 물론 시즌에 그 교수님과 스킹을 함께 하려는 분들도 많았습니다. 실제 스킹을 보고는 많은 분들이 실망하고 책의 판매도 많이 저조해졌습니다. 하지만 그렇다고 해서 그 분의 시도가 절대로 무의미한 것도 아니었고, 그 이후로 실전에서 탁월한 퍼포먼스를 보여주던 선수들, 프로들도 이런 부분에 많은 관심을 갖기 시작했으며, 이후의 강습 내용, 강습 방식, 심지어 협회가 제작하는 공식 교정의 내용에도 많은 질적 향상이 있었습니다. ^^
원심력에 사딸라
라이딩 속도가 있어야..
어...아닙니다
쪼랩이라....