야구 시즌이 마침내 도착했습니다. 국기는 흥미로운 물리학으로 가득합니다. 투수가 이 놀라운 속구, 곡선, 싱커, 너클 공을 어떻게 던지는지 이야기해 보세요.


새로운 야구 시즌이 시작되었고, 첫 개막전에 참가할 수 있었습니다. 그건 그렇고, 필리스는 오클랜드 운동을 9 대 5로 깨뜨렸다. 팀은 많은 런을 획득하는 것처럼 보이지만, 피칭은 조금 의심스럽기 때문에, 이러한 종류의 점수는 이번 시즌의 필리즈 게임에 전형적이어야합니다.

2022년 시즌 필리즈의 개막일. 내 첫 날과 모든 필리즈 중에서 최고의 것이 승리했습니다! (크레딧: Sports Illustrated)

야구 스포츠의 가장 좋은 점 중 하나는 액션이 ​​매우 퍼지고 있기 때문에 필드에서 일어나는 모든 물리학을 쉽게 추적 할 수 있다는 것입니다. 심지어 홈런의 탄도이든 중간에 달리는 라인 드라이브이든, 깨진 박쥐조차도 물리학입니다.

물리학과 야구, 더 뭔가를 요구할 수 있었다! (크레딧: FIU Faculty 웹사이트)

물론, 가장 흥미로운 물리학 중 일부는 투수가 포수에게 공을 던질 준비를 할 때, 타자가 공을 휘두르고 실수하거나 적어도 야수 중 한 명이 플레이하고 아웃. 이 투수를 달성하기 위해 오는 피치 유형에 대해 타자를 속이려고합니다. 또한 투수에는 속구, 싱커, 곡선 공, 악명 높은 너클 공 등 다양한 투구가 있으며, 그 투구의 변형도 있습니다.

비행 중 야구에 작용하는 힘. (크레딧: Google 사이트)

현재, 홈런과 같은 간단한 탄도는 바람이 강하게 불고 있지 않으면 나쁜 근사가 아니라 바람 저항의 영향을 무시함으로써 신입생의 물리학 수업에서 자주 논의됩니다. 그러나 투수가 공에 걸 수 있는 움직임은 공과 그것이 움직이는 공기 분자 사이의 상호작용 때문이므로 그렇게 근사할 수 없다. 그리고 피치의 탄도가 공기가 없는 탄도에서 어떻게 벗어나는지를 결정하는 가장 중요한 요소는 투수가 공을 릴리즈할 때 볼에 걸리는 스핀의 방향과 방향입니다.

홈런과 같은 간단한 탄도 문제는 신입생 물리학 수업에서 자주 연구됩니다. (크레딧: Study.com)

스핀에는 두 가지 다른 방향이 있으며 시계 방향과 반 시계 방향 또는 오른손잡이와 왼손잡이라고 할 수 있다는 것은 모두가 알고 있습니다. 거의 수평으로 이동하고 스핀 축이 지면에 대해 수평이고 볼이 이동하는 방향에 수직인 볼의 경우, 이러한 스핀 방향을 볼의 상단이 회전하는 톱 스핀이라고합니다. . 볼이 움직이는 방향으로 볼의 바닥이 볼이 움직이는 방향으로 회전하는 백 스핀. 아래 그림을 참조하십시오. 나중에 스핀 축이 수평이 아니고 볼의 움직임에 수직이 아닌 경우에 일어나는 일을 고려합니다.

탑 스핀이 있는 야구의 경우, 공의 상부는 진행 방향으로 이동하고 있습니다. (크레딧: WVU Magazine – 웨스트 버지니아 대학)
백 스핀은 정반대이며, 볼의 바닥은 볼이 움직이는 방향으로 움직입니다. (크레딧: Quora)

공이 공중을 움직일 때 볼이 회전하면 볼의 상단과 하단에 압력이 발생하고 마그누스 효과라는 효과로 볼에 힘이 발생합니다. 마그누스 효과에서는 진행 방향으로 이동하는 볼 측면의 압력이 커지므로 볼은 반대 방향으로 밀립니다. 이것은 상단 스핀이 하향 힘을 생성하고 진공 상태보다 빠르게 볼을 떨어 뜨리는 것을 의미합니다. 이런 종류의 피치는 싱커로 알려져 있습니다. 그 이유는 타자들이 예상보다 빨리 떨어지고 완전히 놓치거나 어딘가에서 약한 그라운드 볼을 치는 원인이되기 때문입니다.

풍동에서 보이는 마그누스 힘. 실린더는 오른쪽에서 흐르는 공기에 대해 톱 스핀을 가지고 있기 때문에 아래쪽으로 힘이 발생합니다! (크레딧: Wikipedia)

백스핀은 정반대의 일을 하고, 상향의 힘을 생성해 볼이 상승하고 있는 것처럼 보이기 때문에, 속구가 상승합니다. 그러나 실제로 공은 중력으로 인해 여전히 떨어지고 있지만 진공의 경우만큼 빨리 떨어지지 않습니다. 이 경우의 의도는 타자가 피치를 놓치거나 피치 아래로 들어가서 야수가 아웃을 위해 그것을 잡을 수 있도록 공을 팝업하는 것입니다.

커브 볼 또는 슬라이더에서는 스핀 축이 지면에 대해 수평이 아니므로 오른손잡이 투수의 경우 볼이 왼쪽으로 밀립니다. 사우스 포에서 커브의 경우 반대입니다. (크레딧: Semantic Scholar)

1950년대 후반, 미국 국립 표준국인 라이먼 J. 브릭스라는 물리학자들이 Magnus 효과가 전형적인 게임 조건 하에서 야구의 탄도를 바꾸는 방법에 대한 연구에 착수했다. 그가 발견한 것은 볼이 플레이트에 도착했을 때의 위치의 변화는 투수가 볼에 걸친 스핀의 양에 비례하고 볼의 수평 속도의 제곱에 비례한다는 것이었다. 시속 70~100마일의 피치 속도와 20~30rpm의 스핀의 경우 위치 변화는 10.8~17.5인치 범위가 됩니다. (네, 제가 임페리얼 유닛을 사용하고 있습니다. 용서해 주세요. 베이스가 90피트 떨어져 있고 피칭 러버에서 홈 플레이트까지의 거리가 60피트 6인치이고 야구 중량이 5~5.25 온스의 야구입니다..)

야구 물리학은 매우 즐겁기 때문에 NASA조차도 참여하고 싶습니다. (크레딧: NASA)

그런데, 싱커와 상승하는 속구, 스핀에 따라 위아래로 보이는 피치에 대해 설명했지만, 곡선 볼이나 스크류 볼처럼 옆으로 움직이는 피치에 대해서는 어떨까요? 글쎄, 당신은 내가 볼의 회전축이 수평이고 볼이 움직이는 방향에 수직이라고 가정했다는 것을 기억합니다. 제약을 제거하고 오른손잡이 투수가 스핀축을 시계 방향으로 약 45도 회전할 수 있게 되면 어떻게 됩니까? 이 경우, 마그누스 효과에 의해, 볼은 표준의 커브 볼인 좌측 방향으로 횡방향으로 이동합니다. 왼손잡이 투수의 경우, 곡선 볼은 스핀 축을 반시계 방향으로 약 45도 회전시켜 생성되며, 볼은 옆으로 오른쪽으로 이동합니다.

그러나 커브볼이나 다른 화려한 피치를 던지는 것은 투수의 팔로는 쉽지 않습니다. 많은 피칭 부상은 게임 당 그 중 30~40만을 던지기 때문입니다. (크레딧: 유선)

그리고 오른손잡이의 투수가 볼의 스핀축을 반시계 방향으로 회전시켜 오른쪽으로 움직이거나 왼손잡이의 투수가 스핀축을 시계방향으로 회전시켜 왼쪽으로 움직이면 스크류볼을 얻을 수 있습니다. 피치가 스크류볼로 알려진 이유는 그 움직임이 정말 이상하게 보일 정도로 거의 볼 수 없는 이유입니다. 또한 드물게 보이지 않는 이유는 던지기가 매우 어렵기 때문입니다.

스크류 볼을 던지려면 볼을 반대 방향으로 회전시켜야 합니다. 쉬운 일이 아니라, 투수의 팔로 더욱 어려워집니다. ) 크레딧: New York Times)

표준 가장 잘 알려진 피치의 대부분을 다루었지만, 오늘은 모든 타자와 대부분의 투수가 정말 싫은 너클 공의 피치로 마무리합니다. 너클 볼의 본질은 투수가 볼을 스핀하지 않도록 최선을 다하고 마그누스 효과로 인한 볼 움직임에 대한 기여를 제거하는 것입니다.

스핀이 없는 경우, 너클은 공기 주머니에 따라 상하 좌우로 떠 있습니다. 최고의 너클 볼 투수조차도 자신의 공이 어디로 향하고 있는지 모릅니다. (크레딧: Cleveland.com)

그러면 볼이 플레이트를 향해 움직일 때 작은 바람과 난기류의 작은 포켓마다 볼이 밀려납니다. 잘 던진 너클 볼은 이렇게 떠 다트를 치기 때문에, 타자도 투수도 그것이 어디로 가는지 모르겠습니다. 던지기가 불충분한 너클 공은 아무것도 하지 않기 때문에, 타자가 공원에서 쫓아내는 것은 간단합니다. 그러므로 우리가 국기의 다른 시즌을 시작할 때, 야구가 정말 물리학의 모든 것임을 기억할 가치가 있습니다!

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