안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
충격력을 정하는 건 충돌이 얼마나 오래 지속되느냐예요. 날아오는 공이 가진 운동량은 어차피 멈추는 동안 전부 몸으로 전달돼요. 이 총량은 정해져 있는데, 그걸 짧은 시간에 몰아서 받으면 순간 힘이 커지고 길게 나눠 받으면 작아져요. 같은 양의 물을 좁은 구멍으로 쏟으면 세게 튀고 넓게 흘리면 부드러운 것과 비슷해요.
고무공은 닿는 순간 납작하게 찌그러져요. 이 변형이 일어나는 동안 공이 계속 감속하니 충돌 시간이 길어져요. 몇 밀리초 차이지만 그만큼 힘이 분산돼 충격이 덜하죠. 단단한 공은 거의 안 찌그러지니 순식간에 멈추고, 같은 운동량이 짧은 시간에 집중돼 훨씬 아프게 느껴져요. 실제로 충돌 시간이 두 배 길어지면 평균 힘은 절반이 돼요.
여기에 에너지가 어디로 가느냐도 더해져요. 고무공은 찌그러졌다 되돌아오며 에너지의 상당 부분을 반발로 되가져가 튕겨나가는데, 단단한 공이 잘 안 튀면 그 에너지가 몸 쪽 변형과 열로 넘어와요.
이 원리가 안전장비 설계의 바탕이에요. 자동차 에어백과 크럼플존, 헬멧 안쪽 스티로폼, 체육관 매트가 전부 충돌 시간을 늘려 힘을 낮추는 장치예요. 야구 글러브로 공을 받을 때 손을 뒤로 빼면서 받으라고 하는 것도 같은 이유고요 :)