실밥이 공의 궤적을 변화시키는 과학적 원리는 무엇인가요?

Question

야구 투수가 던진 공의 실밥 방향과 회전에 따라 공이 직진하지 않고 아래로 떨어지거나 옆으로 크게 휘어지는데요. 실밥이 공의 궤적을 변화시키는 과학적 원리는 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

야구공이 직진하지 않고 오르내리거나 옆으로 크게 꺾이는 현상은 공기라는 유체 속을 회전하며 날아갈 때 발생하는 마그누스 효과, 돌출된 실밥이 공기 흐름을 바꾸는 경계층 제어, 그리고 최근 첨단 스포츠 과학에서 중요하게 다뤄지는 심시프티드 웨이크 현상이 복합적으로 작용한 결과입니다.

야구공이 회전하며 날아갈 때 표면 마찰에 의해 한쪽은 공기 유속이 빨라져 기압이 낮아지고 반대쪽은 유속이 느려져 기압이 높아지는 마그누스 효과가 발생하며, 공은 이 기압 차이에 의해 고기압에서 저기압 방향으로 밀려나며 궤적이 휘어지게 됩니다. 이때 표면에 도드라진 108개의 실밥은 공기층을 난류로 만들어 공기 흐름이 표면에 오래 밀착되도록 도우며, 이는 전체적인 공기 저항을 줄이고 회전에 의한 궤적 변화를 더욱 극대화하는 촉매 역할을 합니다. 나아가 투수가 공을 잡는 그립에 따라 실밥이 비대칭하게 노출되면 공기 이탈 지점이 비틀리면서 공 뒤편의 공기 줄기가 한쪽으로 쏠리는 심시프티드 웨이크 현상이 나타나, 단순한 회전력 이상의 예리하고 다채로운 변화구가 완성됩니다.