Q. 희생 플라이에서 어느 정도 거리에 공을 날려야 홈 으로 들어올 수 있을까?
02. 희생플라이! 속력으로 풀어보자
희생플라이의 성공은?
▪ 희생플라이는 다른 종목에서는 발견할 수 없는 특이한 현상이다. 분명히 아웃이 되 었는데, 그것이 좋은 성과로 나타난다. 그렇지만 항상 성공하는 것은 아니다. 희생플라 이에서 성공하기 위해서는 어떤 조건이 필요한지 이야기해보자.
희생플라이는 외야로 공을 보냈을 때, 외야수가 잡은 직후 주자가 뛰기 시 작해서 다음 루로 진루하는 것이다. 이때 성공을 하기 위해서는 외야수가 공 을 잡은 후 다음 루로 던졌을 때 공이 날아가는 시간보다 주자가 뛰어가는 시간이 더 적어야 한다.
따라서 더 먼 곳으로 공이 날아가야 하고, 주자는 더 빨리 뛸 수 있어야 한 다.
희생플라이! 속력으로 풀어보자.
활동 희생플라이의 상황을 속력을 이용해서 설명
해보자.
☼ 활동 목표
희생플라이가 가능하기 위해서는 어떤 조건이 필요하진 과학적으로 설명해보자.
☼ 활동 방법
1. 야구의 희생 플라이에 관련된 다음의 질문에 답을 해보자.
Ÿ 3루에 있는 주자가 홈으로 달려간다고 할 때 홈에 도달하는데 걸리는 시간은 얼마인가?
(이 주자는 100m를 13초에 달릴 수 있다고 가정한다.)
Ÿ 외야수가 시속 100km/h로 공을 던진다면 포수가 공을 받을 때까지 도달하는 시간은 어떻 게 구할 수 있을까?
2. 희생플라이 가능성 실행해보기
Ÿ 나는 얼마나 빠르게 움직일 수 있을까? 3루에서 출발해서 홈까지 도달하는데 걸리는 시 간을 측정해보자.
Ÿ 시속 100km/h로 던졌을 때, 내가 홈에서 살기 위해서는 어느 정도 거리에서 던져야 하는 까?
Ÿ 실제로 그 거리에서 공을 던져서 희생플라이의 가능성이 있는지 살펴보자.
☼ 실험 결과 및 토론
1. 다음의 질문에 대한 답을 찾아보자.
● 3루에 있는 주자가 홈으로 달려간다고 할 때 홈에 도달하는데 걸리는 시간은 얼마인가?
(이 주자는 100m를 13초에 달릴 수 있다고 가정한다.)
(예) 시간 = 거리 / 속력 = 27.4m / (100m/13s)
● 외야수가 시속 100km/h로 공을 던진다면 포수가 공을 받을 때까지 도달하는 시간은 어 떻게 구할 수 있을까? (외야수는 포수로부터 90m 떨어져 있으며, 편의상 직선으로 공이 날아간다고 가정한다)
(예) 시간 = 거리 / 속력 = 90m / 100km/h (100 km/h = 100 * 1000/3600 m/s)
2. 희생플라이 가능성 실행해보기
Ÿ 나는 얼마나 빠르게 움직일 수 있을까? 3루에서 출발해서 홈까지 도달하는데 걸리는 시간을 측정해보 자.
Ÿ 시속 100km/h로 던졌을 때, 내가 홈에서 살기 위해서는 어느 정도 거리에서 던져야 할까?
Ÿ 실제로 그 거리에서 공을 던져서 희생플라이의 가능성이 있는지 살펴보자. 이 결과로부터 도루를
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참고 자료 야구의 과학
1. 야구공의 구조
야구공에는 예쁜 빨간 실밥이 매여져 있다. 무려 108번이나 꿰맸다고 한다. 이런 것을 솔기 라고 하는데 왜 야구공을 매끈하게 만들지 않고 솔기가 튀어나와 울퉁불퉁하게 만들었을까?
단순히 공을 만들기 위해서 어쩔 수 없이 그런 모양이 만들어진 것이 아니다. 바로 이 솔기 에도 과학이 숨어 있다.
공이 잘 날아가기 위해서는 공기와의 마찰을 줄이는 것이 필수적이다. 그런데 공이 매끈한 것보다는 실밥이 있는 경우에 더 마찰이 적다. 매끈한 야구공은 공의 앞 뒤 표면에 작용하 는 압력의 차이 때문에 생기게 되는 형상 저항에 의해서 공이 멀리 날아가지 못하게 된다.
즉, 공이 나아가는 반대 방향에서 진공이 생겨 공을 뒤쪽으로 미는 힘이 작용하기 때문이 다. 그런데 야구공에 있는 실밥이 난류 유동을 만들어서 공의 형상 저항을 줄일 수 있다.
울퉁불퉁하게 곰보모양으로 되어 있는 골프공도 바로 형상 저항을 줄여서 멀리 날아가게 하 기 위해서이다.
2. 변화구의 원리
야구 중계를 보다보면 해설가가 투수가 던지는 공을 「직구, 슬라이더, 커브, 너클볼, 포크 볼, 스쿠루볼」 등으로 여러 가지로 이야기한다. 직구를 제외한 다른 공은 모두 공이 이리 저리 춤을 추면서 변하는 공으로 변화구라고 한다. 그런데 이렇게 멋지게 휘는 변화구는 어 떻게 던질 수 있는 것일까?
공이 휠 수 있는 것은 바로 회전에서 비롯된다. 야구공에 회전을 걸어주면 우리가 생각하지 못한 전혀 다른 현상이 벌어지게 된다. 시계반대방향으로 회전을 걸어주면 공 뒤쪽의 압력 이 낮아지는 부분이 오른쪽으로 치우치게 돼 결과적으로 공이 왼쪽으로 휘게 된다. 이것은 비행기가 뜨는 원리인 베르누이의 원리에서 비롯된 것인데, 특히 이 현상은 독일의 물리학 자 구스타프 마그누스가 실험을 통해 발견하여 '마그누스 효과'라고 불린다.
투수들은 마그누스효과를 이용해 왼쪽 오른쪽으로 휘어지는 공뿐만 아니라 위아래로 떨어지 게 할 수도 있고 공이 떨어지는 지점도 바꿀 수 있다. 위에서 아래로 회전을 걸어주면 마구 누스 효과가 지면을 향하게 돼 회전이 없을 때보다 더 일찍 공이 떨어지며 반대로 회전을 걸어주면 좀 더 먼 곳에서 떨어진다. 이러한 원리는 축구에서 바나나킥을 차는 원리와 똑같 다.
[공이 회전을 전혀 하지 않는다면?]
그럼 공이 전혀 회전을 하지 않는다면 어떻게 될까? 그냥 직구처럼 날아갈까? 그렇지 않다.
공이 전혀 회전을 하지 않으면 공은 마찰을 많이 받게 되어 타자 앞에서 심하게 변한다. 이 러한 공을 너클볼이라고 하는데, 손가락 끝으로 공을 쥐고 던져서 아주 느리게 날아가지만 회전이 없기 때문에 당시의 바람의 방향이나 공의 표면상태에 따라서 공이 어디로 휘게 될 지 잘 모르게 되는 괴상한 변화구가 만들어진다. 축구에서 공에 회전이 없으면 갑자기 떨어 지는 드롭샷도 같은 원리이다. 그런데 어떤 투수들은 공에 침이나 다른 미끈거리는 것을 발 라서 일부러 회전을 없애는 반칙투구(스핏볼)를 하기도 한다.
3. 홈런을 치기 위한 방법
[홈런이 나오는 위치가 있다 - 스위트 스폿]
야구 방망이로 공을 치다 보면 어떤 경우에는 친 느낌도 없으면서도 공이 멀리 날아가기도 하고, 또 어떤 경우에는 배트가 울리면서 손에 통증을 느끼는 경우도 있다. 이런 것은 진동 에 의해서 설명할 수 있다.
모든 물체는 부딪히게 되면 진동을 한다. 이렇게 발생한 진동은 물체의 위 아래로 파동을 발생하는데 야구방망이에는 이러한 파동이 상쇄되는 지점이 있다. 바로 이 지점을 ‘스위트 스폿(sweet sopt)’이라고 부른다. 스위트 스폿은 ‘가장 멀리 나가는 방망이의 위치’로서 이 부분으로 공을 치게 되면 손에 아무런 진동을 느끼지 않게 되고 방망이의 에너지가 진동
51 -만 어떻게 하면 공이 빨리 날아가게 할 수 있을까?
이것은 유명한 물리법칙인 운동량 보존 법칙과 에너지 보존 법칙을 이용하면 방법을 찾을 수 있다. 홈런을 치기에 가장 좋은 방법은 아주 무거운 배트로 빠르게 스윙하는 것이다. 그 런데 무거운 배트를 사용하면 그만큼 빠르게 스윙할 수 없기 때문에 타자들은 야구 방망이 의 질량과 스윙 속도에서 고민을 하게 된다. 물리학자들은 가벼운 방망이를 사용할 것을 추 천하고 있다. 이것은 운동 에너지는 질량보다 속도에 더 많이 의존하고 있기 때문이다. 무 조건 무거운 방망이를 사용하는 것보다는 자신에게 적당한 방망이로 빠르게 스윙하는 것이 바로 홈런을 칠 수 있는 방법이다.
3. 반응 시간
[반응시간 - 0.25초의 싸움]
투수판에서 홈플레이트까지의 거리는 18.44m이기 때문에 투수의 공이 날아오는 데에는 겨 우 0.44초정도 걸린다. 그런데 공이 볼인지 스트라이크인지 파악하기 위해서는 어느 정도의 시간이 필요하다. 공을 치려고 생각하여 반응하는 데까지 걸리는 시간을 반응 시간이라고 하는데 우리나라 선수들의 반응시간은 대략 0.25초라고 한다. 이렇게 짧은 시간에 공을 치 려면 그만큼 빠르게 스윙을 해야 한다.
[도루 가능한가?]
야구에서의 또 하나의 재미는 바로 도루다. 그런데 이론적으로 보면 도루가 얼마나 어려운 것이라는 것을 알 수 있다. 1루에서 2루까지는 27.4미터로 세계에서 가장 빠른 육상선수라 도 2.7초나 걸린다. 대략 계산하여 투수에서 포수까지 공이 날아오는 시간(0.4초), 포수가 공 을 꺼내서 던지기까지의 시간(0.5초), 포수가 2루까지 던지는 공이 날아가는 시간(시속 100km로 하였을 때, 약 1.4초)을 모두 더하면 불과 2.3초밖에 걸리지 않는다. 그렇다면 100%
아웃이 된다. 그래서 도루를 잘하기 위해서는 미리 리드하였다가 투수가 공을 던지기 전에 달리기 시작한다. 결국 빠른 발도 중요하지만 투수와의 눈치싸움에서 어떻게 이기느냐가 도 루의 성공 관건이다.
◉ 평 가
학생들이 물체의 운동을 표현하는 방법을 알고 있으며, 스마트폰을 이용하여 물체의 운 동을 해석하려는 시도를 하는지 평가하도록 한다.
평가
영역 평가기준
평가척도 매우
잘함 잘 함
보 통
미 흡
미완 성
미제 출
5 4 3 2 1 0
통합적 사고
스포츠에서 속력의 의미를 발견할 수 있는 가?
창의적 설계
야구에서 희생플라이의 가능성을 여러 가지 측면으로 설명할 수 있는가?
감성적 터치
스포츠와 과학과의 관련성을 알고 적극적으 로 활동에 참여하였는가?
교사 의견
및 채점 평가
합산
융합인재교육(STEAM) 주제별 프로그램 개발 - 스포츠
내가 만드는 다트 경기
중학교용
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