안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
피겨 스케이팅 선수가 회전 속도를 급격히 올릴 수 있는 이유는 각운동량 보존 법칙과 관성 모멘트의 관계 때문입니다. 구체적인 원리에 대해 자세히 설명해 드릴게요.
관성 모멘트는 회전하는 물체가 원래의 회전 상태를 유지하려는 성질로, 질량이 회전축으로부터 얼마나 멀리 떨어져 있는지를 나타냅니다. 회전축으로부터 질량까지의 거리가 멀어질수록 관성 모멘트는 거리의 제곱에 비례하여 커지는 원리입니다. 각운동량 보존 법칙은 회전하는 계에 외부의 돌림힘이 작용하지 않는다면, 그 물체의 각운동량은 항상 일정한 값으로 유지된다는 법칙으로, 각운동량은 관성 모멘트와 회전 속도의 곱으로 계산됩니다. 이 법칙들을 적용하면, 스케이트 날과 빙판 사이의 마찰이 매우 작아 외부 돌림힘이 거의 없는 상태에서, 선수가 팔과 다리를 몸 안쪽으로 끌어당기면 회전축과의 거리가 줄어들어 관성 모멘트가 급격히 감소하게 되고, 전체 각운동량을 일정하게 보존해야 하므로, 관성 모멘트가 줄어든 만큼 회전속도가 반대적으로 커져 회전이 빨라집니다.
이런 현상들은 이번 아시안게임에 다이빙 선수들에게서 볼 수 있었는 데요. 공중 회전 동작을 할 때 몸을 최대한 동그랗게 웅크려 회전 속도를 높이고, 물에 들어가지 직전에 몸을 쫙 펼쳐 회전을 멈춥니다.