과학

"컬링 스톤"은 왜 휘는가? 수백년 이어진 신비

오델리아 2018. 2. 20. 12:07

"컬링 스톤은 왜 휘는가?"라는 문제는, 사실 수백 년에 걸쳐 과학적으로 해명되지 않은 수수께끼로 존재 해왔다. 그런 가운데, 이 수수께끼를 수학적으로 해석하고, 물리적으로 설명 한 연구자들이 등장하고 있다.



캐나다 앨버타 대학에서 열역학 및 기계 공학을 연구하는 Edward Lozowski 박사는 "왜 컬링 스톤은 휘는가?"라는 것은 4년간 계속 생각해왔던 인물. 처음에는 "1년이내에 해명할 것"이라고 했지만, 컬링 스톤은 매우 어려웠던 것. 그러나 2017년 어느 날, Lozowski 박사가 아침 일찍 일어나 갑자기 수수께끼를 푸는 수식이 떠올랐다고 한다. 그리고, 즉시 수식을 사용하여 계산을 실시 한 결과, 컬링 스톤의 정확한 총 회전 시간을 도출해내었다는 것이다.


지금까지 "컬링 스톤은 왜 휘는가?"라는 문제는 "얼음과 돌 사이의 마찰의 문제"라는 간단한 설명만 존재했었다. 그러나, 얼음의 마찰로는 스톤의 궤도가 변하는 "회전"의 크기를 설명 할 수없다는 것을 Lozowski 박사는 깨달았다. 




그래서 Lozowki 박사는 노던 브리티시 컬럼비아 대학의 이론 물리학자 인 Mark Shegelski 박사와 함께 "스톤이 작은 얼음 "알갱이"에 달라 붙은 순간에 회전축이 생겨, 그것이 스톤이 휘는 현상을 일으키는 것이다"라는 것에 대해 연구를 실시했다.


via https://www.inverse.com/article

컬링 레인은 "완벽하게 평평"하게 되어있지는 않다. 경기 전에는 아이스 메이커라고 부르는 아이스 기술자가 레인에 급수하기 때문에, 얼음 표면에는 "소석(작은 얼음 알갱이)"같은 것이 있다. 스톤이 앞으로 나아갈 때 소리가 울리는 것은 이 작은 알갱이가 원인이라는 것.




스톤이 작은 알갱이와 접촉하면, 그 순간 스톤이 알갱이에 들러붙어, 아주 조금 스톤의 방향이 바뀐다. 이것은 원형 전기 톱날의 움직임을 억지로 멈추는 것을 상상하면 알기 쉬운데, 칼날의 움직임을 억제 한 원형 전기 톱은(날이 돌지 않음으로) 기계 전체가 부르르 떨면서 회전하려 할 것이다. 이와같은 일이 스톤에도 일어나고 스톤이 미끄러지면서 수천 번이나 이같은 방향 전환이 반복되는 것으로, 큰 회전이 걸리는 것이다.



지금까지 이루어져 온 많은 연구와는 달리 Lozowski 박사와 Shegelski 씨는, 스톤이 휘어지는 거리를 수식을 사용하여 계산했다. 2명의 수식은 스톤의 반경과 스톤 하단의 섬세함, 선수의 주행, 얼음의 강성과 탄성, 스톤 속도, 스톤 레인에 착지 할 때까지의 시간, 그리고 얼음 알갱이의 크기와 밀도 등을 고려한 것. 2명의 수식은 "딱 맞다"라는 것은 아니라고 하지만, 이러한 요소의 추정 값을 수식에 적용하여 관측해보면 스톤의 회전과 가까운 숫자가 산출된다고 한다.


2명의 연구진의 발표에 따라, 동계 올림픽 종목 인 컬링이 물리에 기초하고 있으며, 전략, 기교, 체력에 의해 성립하는 경이의 스포츠 인 것으로 나타난 것이다.