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골프공은 왜 울퉁불퉁 할까요? 목록

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이런 것 들은 다 둥근데 왜 골프공만 왜 울퉁불퉁 할까요?


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RE : RE:골프공은 왜 울퉁불퉁 할까요?

호기심지* 2011-09-26

운동경기에 사용하는 공들의 크기는 서로 다르지만 표면이 매끄럽다는 공통점이 있습니다. 그러나 골프공은 이상하게도 표면이 옴폭하게 패어 있습니다. 골프공을 매끈하지 않게 만든 이유는 공을 쳤을 때 공중에서 생기는 공기저항을 줄여 더 멀리 날아가도록 하기 위하여 과학적인 원리를 적용한 것입니다. 표면이 곰보인 골프공이 매끈한 골프공보다 두 배 이상 멀리 날아간다 합니다. 이런 울통불퉁한 형상을 딤플(Dimple)이라고 합니다. 골프공은 원래 회양목으로 만든 나무공이었습니다. 그러나 회양목으로 만든 골프공은 골프채로 칠 때 멋진 소리를 냈지만 멀리 가지는 못했습니다. 그 후 쇠가죽을 바느질해 만든 껍데기 속에 삶은 깃털을 채우고 돌덩이처럼 말린 후 나무망치로 두들겨 둥그렇게 만들었습니다. 이렇게 만든 골프공은 나무공보다 멀리 날아갔습니다. 새로 산 매끄러운 공을 자꾸 치다보면 공이 닳게 되고 표면이 거칠게 변했고 이런 공들이 새 공보다 멀리 날아간다는 사실을 알게 됐습니다. 골프공이 한없이 날아가지 못하는 것은 공기의 저항을 받기 때문입니다. 공기 저항에는 두 가지 종류가 있습니다. 공의 앞 뒤 표면에 작용하는 압력의 차이 때문에 생기는 형상저항으로 이것은 물체의 모양에 따라 다르게 나타납니다. 두 번째는 공기와 공의 마찰로 인해 발생하는 마찰저항입니다. 공은 형상저항이 전체저항의 대부분을 차지하므로 형상저항을 줄여주면 공은 멀리 날아갑니다. 공이 날아갈 때 공기는 공의 표면을 따라 흐르게 됩니다. 그러나 공의 속도가 커지면 공기의 흐름은 공의 중간쯤부터 표면에서 멀어집니다. 그러면 공의 중간 이후부터 공기의 속도가 급격하게 떨어지고, 공기 흐름의 방향이 바뀌어 공 뒤쪽의 압력이 떨어집니다. 그러면 공의 앞쪽에는 높은 압력이 나타나고, 뒤쪽에는 낮은 압력이 발생하여 큰 형상저항이 형성되므로 공은 멀리 갈 수가 없습니다. 공의 표면에 돌기를 주면 앞 표면에서 난류가 발생하여 공기의 섞임이 활발하게 이루어져 공기의 흐름이 바뀌는 것이 공의 뒤쪽에서만 이루어 집니다. 이렇게 되면 낮은 압력이 나타나는 공의 표면이 줄어들게 돼 공의 형상저항이 감소하여 공은 멀리 날아 갈 수 있게 됩니다. 그렇다면 날아가는 모든 물체의 표면을 곰보로 만들면 공기저항을 줄일 수 있을까요? 과학자들의 실험결과 돌기를 만들어도 물체의 크기와 속도에 따라 형상저항이 감소하는 것이 있고 그렇지 않은 것이 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 실제로 총알의 표면에 돌기를 만들면 날아가는 거리는 더 떨어집니다. 날아가는 물체의 표면에 돌기를 만들었을 때, 더 멀리 날아갈지 아니면 그렇지 못할지 판단할 수 있는 것이 레이놀즈의 수 입니다. 레이놀즈의 수는 단위가 없는 상수로서 날아가는 물체의 밀도, 속도, 길이와 점성률의 비로 표현되며, 이 원리는 유체역학의 아버지로 불리는 레이놀즈가 1883년에 발견했습니다. 물체 표면에 돌기를 주어 공기저항을 감소시킬 수 있는 레이놀즈 수의 범위는 4만 ∼ 40만 정도로서, 이 범위를 벗어나면 오히려 저항이 커져 날아가는 거리가 줄어듭니다. 골프공이 날아갈 때 레이놀즈 수는 5만 ∼ 15만 정도이기 때문에 표면에 돌기를 만들면 거리를 늘릴 수 있습니다. 그러나 탁구공 같은 경우는 레이놀즈 수가 4만 이하이기 때문에 일부러 표면을 매끄럽게 만듭니다.

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