야구의 물리학

홈런은 어떻게 치나요? 

물리학 및 천문학과 임시 의장이자 준교수인 White Sox 팬  DJ Pisano 가 설명합니다 .

이정후 선수의 홈런

p = mv 

p = 운동량 

m = 질량 

v = 속도

 

야구 명예의 전당 "위 윌리" 킬러는 "그들이 없는 곳을 때려라"는 모토를 가지고 있었습니다. 배트의 스위트 스팟에서 공과 접촉하고 적절한 각도(즉, 땅에 닿지 않음)로 공을 때릴 수 있다고 가정할 때, 어떻게 하면 공이 가장 멀리 날아가게 할 수 있을까요? 

 

배트가 공과 충돌하면 운동량(질량과 속도의 곱)이 배트에서 공으로 전달됩니다. 

 

배트의 모멘텀을 극대화하려면 배트의 질량을 늘리거나 배트를 더 빨리 휘두르면 됩니다. 그러나 배트를 휘두르는 속도는 배트의 실제 질량이 아니라 "스윙 무게" 또는 관성 모멘트에 따라 달라집니다. 

 

배트의 모든 무게가 팁에 있다면 관성 모멘트가 더 높고 배트를 더 느리게 휘두르게 됩니다. 반면에 스윙 무게가 더 높은 배트는 모멘텀을 더 효율적으로 전달합니다. 

 

그럼 답은 무엇일까요? 아주 간단하게 말해서, 가능한 한 빨리 가장 무거운 배트를 휘두르고 싶지만, 실제로는 가장 편안하게 휘두를 수 있는 배트를 휘두르고 싶을 것입니다. 그래서 베이브 루스는 1927년에 40온스 배트로 60개의 홈런을 쳤고, 로저 매리스는 1961년에 33온스 배트로 61개의 홈런을 쳤습니다. 

베이브루스와 그의 배트

 

 

알루미늄 대 나무 배트 

DJ Pisano  가 설명함

 

평균적인 메이저 리그 야구 선수는 배트를 약 

시속 60마일 

 

프로 야구 선수들은 나무 배트를 사용하는 반면, 대학 선수들과 아마추어 선수들은 알루미늄(또는 합성) 배트를 사용합니다. 

 

다양한 배트 유형이 공이 이동하는 방식에 어떤 영향을 미칩니까? 가장 분명한 것은 나무 배트보다 무게가 가벼운 튼튼한 알루미늄 배트를 만들어 더 큰 배트를 더 빨리 휘두를 수 있다는 것입니다. 나무 배트와 알루미늄 배트가 크기와 무게가 같더라도 "트램폴린 효과"로 인해 공은 알루미늄 배트에서 더 크게 튀어오릅니다. 

 

공이 배트에 맞으면 공과 배트가 충돌하는 동안 압축된 후 다시 원래 모양으로 돌아옵니다. 평균적인 메이저 리그 야구 선수는 약 60mph로 배트를 휘두릅니다. 단단한 나무 배트는 압축이 비교적 적고 90mph로 던진 공은 90mph의 출구 속도로 튀어나갑니다. 

 

그러나 알루미늄 배트는 속이 비어 있어 더 큰 트램펄린 효과를 나타낼 수 있으며, 같은 공을 100mph에 가까운 출구 속도로 보낼 수 있습니다. 이 효과 때문에 대학 야구에서는 알루미늄 배트가 생성하는 바운스 양을 제한하는 엄격한 규칙이 있으며, 따라서 팬들은 앞으로 몇 년 동안 메이저 리그에서 배트의 만족스러운 균열을 들을 수 있습니다. 

 

 

커브볼은 어떻게 커브가 되나요? 

필리스 팬이자 물리학 및 천문학 조교수  인 숀 맥윌리엄스 가 설명합니다 .

뉴턴의 제3법칙: 

모든 행동에는 동일하고 반대되는 반응이 있습니다.

 

남북전쟁 직후, "캔디" 커밍스라는 10대 소년은 빠른 회전으로 공을 던지면 공의 경로가 휘어질 수 있다는 것을 발견했습니다. 커밍스는 자신의 발명품의 성공을 타고 야구 명예의 전당에 올랐습니다. 

 

피치의 성공에 대한 설명은 공기 역학 연구에 있습니다. 공이 공기를 날면서 회전할 때, 공기는 ​​공의 한쪽을 다른 쪽보다 더 빨리 지나갑니다. 

물리학의 기본 법칙인 베르누이의 원리에 따르면 공기가 표면을 통과하는 속도가 빠를수록 해당 표면의 압력이 낮아진다고 합니다. 한쪽의 압력이 낮으면 공기가 해당 방향으로 휘게 되고, 따라서 뉴턴의 제3법칙(모든 작용에는 동일하고 반대의 반작용이 있음)에 따라 공은 반대 방향으로 휘게 됩니다. 이 효과를 마그누스 힘이라고 합니다. 

공을 보통 뒤로 돌리는 스핀 대신 앞으로 돌리면, 휘는 방향이 아래로 향하고 중력만으로는 예상할 수 없는 수직 낙하가 발생합니다. 이를 커브볼이라고 합니다. 스핀이 부분적으로 옆으로 향하면 휘는 방향이 아래로 향하고 옆으로 향하고, 투구를 슬라이더라고 합니다. 두 투구 모두 같은 원리로 작동하는데, 이는 또한 공기가 날개 주위를 지나가면서 양력을 발생시키고 비행기가 날 수 있게 하는 원리이기도 합니다. 

 

https://youtu.be/bFoK7j2i-Xg?si=YgCiWyO8EdRgSThC

 

출처 : https://magazine-archive.wvu.edu/stories/2020/03/11/the-physics-of-baseball

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