멀리뛰기의 역학적 접근

♦무게중심 이동의 속임수 멀리뛰기선수는 도약할 때, 발을 크게 벌리고, 착지할 때는 두 발을 앞으로 쭉민다. 이러한 동작의 효과는 무엇일까? (1) 멀리 뛰기의 기록 멀리 뛰기는 인간의 무게중심이 수평 방향으로 한번에 얼마나 멀리 움직이는가를 가르는 경기이다. 멀리뛰기의 기록은 점프가 시작되는 발판으로부터 착지점까지 측정된다. 그러나 점프하는 순간 인간의 무게 중심은 구름판의 출발선보다 훨씬 앞에 나가있고, 또한 착지하는 순간에는 무게중심이 착지점보다 뒤에 있어 실제로 인간의 무게 중심의 이동은 측정된 멀리뛰기 기록보다 작음을 알 수 있다. 독일에서 유능한 멀리뛰기 선수들과 10종 경기 참가자들의 많은 점프를 분석한 결과, 평균적으로 무게 중심은 단지 그 점프의 총 길이의 약 88%만 이동한다고 한다. 이륙할 때 상체를 앞쪽으로 구부리는 것(L1)이 대략 8%를 기여하고, 발을 앞쪽으로 착지하는 자세(L3)가 점프의 총 길이의 약 4%를 기여한다. 그림 8. 멀리뛰기의 연속 동작 멀리뛰기는 구름판을 떠나는 속도와 각도가 매우 중요하다. 이상적인 경우에 포사체가 수평면과 45°로 발사될 때 가장 멀리 날아간다는 것으로 알고 있다. 그러나 멀리뛰기 선수가 구름판으로 내달리면서 얻은 수평방향의 운동량을 수평방향과 45°방향의 운동량으로 바꾸기 위해 마지막 스텝에서 충분한 수직 충격량을 얻는 것은 쉽지 않다. 왜냐하면 운동선수가 빨리 달리면 달릴수록 운동량의 방향을 바꾸는데 필요한 수직 방향으로의 충격량을 제공받기 위해 발이 땅과 접촉하는 시간이 짧아지기 때문이다. 그림 9. 멀리뛰기 선수는 도약하는 순간의 수평 운동량과 수직 운동량을 최대로 함으로써 수평도달 거리를 가장 크게 하려고 노력한다. 그러나 분석을 해보면 빨리 달리면 수직방향으로 충분히 큰 힘을 만들기 어렵기 때문에 이론적인 45°를 취하기는 어렵다. 실제로 멀리뛰기 선수들은 자신의 몸을 13°-18°의 각을 이루고 자신을 날린다.