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축구공이 휘어지는 원리 목록

축구공이 급격하게 휘어지는 것은 '마그누스 효과' 때문인데, 이 효과는 베르누이의 정리와도 관련이 있습니다. 키커가 위에서 볼때 공을 시계방향으로 차면 공이 점차 오른쪽으로 휘게 됩니다. 야구에서 투수가 던진 커브볼도 마찬가지 원리입니다. 액체나 기체 속에서 회전하는 물체의 회전축이 흐름에 수직일 때, 유속 및 물체의 회전 축에 대해 수직방향으로 힘을 받는데, 이러한 현상을 마그누스 효과라고 합니다. 마그누스는 1852년 포탄의 탄도를 연구하다가 이러한 효과를 발견한 사람의 이름입니다. 이 현상은 물체 표편의 속도방향과 유속방향이 일치하는 쪽에서는 유속이 커져서 압력이 감소하며, 반대쪽에서는 유속이 작아져서 압력이 증가하기 때문에 일어납니다. 이는 베르누이의 원리로 설명할 수 있습니다. 18세기 스위스의 과학자 다니엘 베르누이는 '유체의 속력이 증가하면 압력은 감소한다' 는 것을 알아냈습니다. 즉 공을 시계방향으로 차면 공을 차는 반대방향인 오른쪽에 저기압이 형성되어 오른쪽으로 서서히 휘어지게 되는 것입니다.



[베르누이의 정리]


유체역학의 기본법칙 중 하나이며, 1738년 D.베르누이가 발표하였습니다. 예를 들면 굵기가 다른 유리관 속에서 물의 수면 높이를 관찰했을 때, 굵은 쪽 유리관에 연결된 물기둥은 그 높이가 낮아지고, 가는 쪽 유리관에 연결된 물기둥은 높이가 높아지는 현상을 관찰할 수 있습니다. 유체는 좁은 통로를 흐를 때 속력이 증가하고 넓은 통로를 흐를 때 속력이 감소합니다. 유체의 속력이 증가하면 압력이 낮아지고, 반대로 감소하면 압력이 높아지는데, 이것을 베르누이의 정리라고 합니다. 압력이 커지면 대기압이 물기둥을 더 세게 누르므로 물기둥의 높이가 낮아지고, 압력이 낮아지면 대기압이 물기둥을 약하게 누르므로 물기둥의 높이는 높아집니다. 따라서 유속이 빠를수록 압력이 낮고, 유속이 느릴수록 압력이 높아지므로 압력을 측정하면 유속을 알 수 있습니다.


이 정리는 유체의 위치에너지와 운동에너지의 합이 항상 일정하다는 내용을 포함하고 있습니다. 그러나 이 법칙은 점성을 무시할 수 있는 완전유체가 규칙적으로 흐르는 경우에만 적용할 수 있고, 실제 유체에 대해서는 적당히 변형됩니다. 일반적으로 차압식유량계라고 하는 유량측정장치는 이 원리를 이용한 것입니다.  

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