어린이과학동아&수학동아 기사

 안녕하세요?

이채오 기자입니다. 코로나19로 인해 과학관 관람이나 체험을 하러 갈 수 없는 관계로 궁금했던 점을 탐구해 보았습니다.

뜨거운 여름, 계속되는 폭염 속에 수영장에 풍덩하고 싶은  생각이 자주 드는 요즘, 저는 옥상에서 수영을 하다가 문득 궁금한 점이 떠올랐습니다. 수영을 할 때 부력으로 떠 있을 수 있다는 것은 아는데, 어떻게 물에서 앞으로 나아가는 추진력이 생기는지 말입니다. 그래서 오늘은 수영에 담긴 과학적 원리에 대해 알아보겠습니다.

일단 부력에 대해 알고 있는 내용을 설명하겠습니다. 부력은 물 속에 잠긴 물체가 물로부터 받는 중력과 반대방향인 위쪽으로 밀어올리는 힘이고, 물체의 부피가 클수록 증가합니다. 부력을 잘 이해하려면 수압을 알아야 됩니다.

수압은 한점에서 받는 물의 압력이고 모든 곳으로 작용합니다. 수압은 물의 깊이에만 영향을 받아 수심이 깊을수록 수압이 높은 겁니다.

그러면 여기서 퀴즈!

수압은 모든 방향으로 작용하고 물의 깊이가 깊을 수록 수압이 높으니까 다음 중 어느 수압이 가장 높을까요?

      ↓

→        ←

      ↑      

정답은 ↑수압입니다

왜냐하면 일단 물의 깊이에 영향을 받으니

←수압과 →수압은 깊이가 같으니 서로 그냥 의미가 없는거고 ↓수압은 수심이 깊지 않으니까 수압이 낮고,

↑수압은 수심이 깊으니까 물체를 떠오르게 하는 것이지요.

참고로 우리의 무게만큼 물이 우리를 밀어 냅니다.

그러면 이제 수영의 과학적 원리에 대해 '과학은 놀이다' 라는 책 내용을 인용하여 좀 더 자세히 알아보겠습니다. 

물에 뜬 다음에는 작용-반작용의 법칙을 이용해 앞으로 나아가게 됩니다. 작용-반작용을 수영에 적용할 때에는 주의가 필요합니다. 수영은 흔히 생각하듯 노를 저을 때 배가 앞으로 나가는 것처럼 손이나 발로 물을 뒤로 밀기 때문에 몸이 앞으로 움직이는 것만은 아니기 때문입니다.

팔을 움직이고 발로 물을 차는 동작은 몸 주위에 물의 흐름을 만들어 추진력과 부력을 얻게 됩니다. 그래서 물장구를 칠 때는 수면 아래에서 발이 움직이도록 하는 것이 중요합니다. 수영에서 추진력의 60~70%는 팔로 물을 끌어올리는 스트로크 동작에서 나오는데, 중요한 것은 팔을 빨리 움직여 물을 빠르게 내보내는 것이 아니라, 정확한 스트로크 동작으로 더 많은 물을 뒤로 보내는 것입니다. 그러면 앞으로 나아가는 데 더 큰 힘을 받을 수 있습니다.

박태환 선수의 스트로크 동작(출처:과학은 놀이다)

그리고, 물 속에서 몸이 둥둥 뜨는 것을 무중력 상태가 아니라 무중량 상태라고 표현하는 것이 옳다고 합니다. 즉,  물 속에서는 중력과 부력의 크기가 같아서 물체의 무게가 없을 뿐 중력이 사라진 것은 아니라고 합니다.

이렇게 우리가 편하게 즐기는 물놀이에도 재미있고 신기한 과학원리들이 숨겨져 있었다는 것이 놀랍습니다.

외출이 힘든 이런 시기에 여러분도 생활 속에서 과학 원리를 찾아보며 즐거운 시간을 만들어 보세요!