출발 속력이 승부의 초점이다

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출발 속력을 높여라

단거리 육상 경기에서는 출발 속력이 승부의 초점이 됩니다. 이는 선수들이 출발점에서 코를 박듯이 엎드려 심판의 총소리를 기다리고 있는 자세를 보면 잘 알 수 있지요. 선수들이 이렇게 하는 이유는 단거리에서는 최대한 빨리 최고속력에 도달하여 경주를 마칠 때까지 그 속력을 유지하는 것이 승부의 모든 것을 좌우하기 때문입니다.

육상 단거리에서 출발하는 것을 육상 용어로 ‘크라우칭 스타트’라고 하는데, 1888년 미국의 셰릴이라는 선수가 처음 소개했습니다. 그리고 1929년부터는 크라우칭 스타트에서 1896년 제1회 올림픽 100m 결승전에서 한 선수만 제대로 된 크라우칭 스타트 자세를 보이고 있다.

단거리 달리기의 출발은 주로 크라우칭 스타트(crouching start) 방법을 이용하는데, ‘제자리에→ 차려→ 출발’의 3단계로 이루어진다.

출발 속력을 더 높이기 위해 스타팅 블록이라는 기구를 사용하였는데, 이 기구를 사용한 미국의 심프슨은 세계 신기를을 세울 수 있었지요.

그렇다면 단거리 육상 경기에서 선수들이 스타팅 블록을 사용하고, 또 불편하게 보이는 크라우칭 스타트 자세로 출발하는 까닭은 무엇일까요?

작용과 반작용의 원리

여기에는 중요한 과학의 원리가 숨겨져 있습니다. 그것은 뉴턴이 발견한 ‘작용과 반작용의 법칙‘ 입니다.

달리는 것은 작용과 반작용의 법칙이 가장 확실하게 적용되는 경우입니다. 발을 뒤로 힘차게 밀어줄수록 앞으로 빠른 속도로 뛰어나갈 수 있거든요. 그런데 그냥 선 자세에서는 아무리 발을 세게 뒤로 밀어내어도 밀어내는 힘의 일부가 연직 방향으로 향하기 때문에 힘의 효율이 낮아집니다. 즉, 또한 뒤로 미끄러져 오히려 힘의 손실을 가져오는 경우도 있습니다. 이것은 서서 출발한 1896년 올림픽 남 100m 기록이 12초에 불과했다는 사실에서 잘 알 수 있습니다

그러면 작용과 반작용의 법칙이 무엇인지 좀더 자세히 알아볼까요? ‘작용 반작용의 법칙’이란 모든 힘은 항상 쌍으로 작용한다는 것입니다. 쌍으로 작용하는 힘은, 크기는 같고 방향은 반대이지요. 예를 들어 보트를 타고 노를 이용해서 물을 밀어내면 어떻게 되나요? 보트는 앞으로 갑니다. 그 이유는 노가 물을 밀어낸 힘만큼 물도 노를 밀어내기 때문이지요. 이때 노가 물을 밀어낸 것을 ‘작용’이라고 하고, 물이 노를 밀어낸 것을 ‘반작용’이라고 할 수 있어요. 그러므로 보트는 작용과 반작용의 법칙에 따라 움직이는 것이죠.

다른 예로, 오징어는 꼬리지느러미도 없는데 어떻게 헤엄을 칠까요? 오징어는 로켓이 뒤쪽으로 기체를 분출하는 것처럼 물을 뒤쪽으로 배출하고, 그 반작용으로 앞으로 나아갈 수 있는 것이지요.

바람을 가득 채운 풍선의 입구를 손으로 잡고 있다가 놓으면 어떻게 될까요? 풍선의 바람이 빠지면서 바람의 방향과는 반대 방향으로 풍선이 날아갑니다. 이때 풍선에서 뒤로 뿜어져 나오는 공기의 힘이 작용이라면, 그 반작용으로 풍선은 앞으로 이동하는 것이지요. 또한 우주를 향해 힘차게 날아가는 로켓도 이 원리를 이용합니다. 로켓은 우주에서도 날아갈 수 있도록 산소와 연료를 함께 싣고 있습니다. 그리고 엔진에서 연료를 태워 생긴 기체를 로켓의 뒤쪽으로 배출하지요. 밖으로 배출하는 기체의 양이 많을수록 로켓은 더 많은 추진력을 얻어 앞으로 나아갈 수 있는 것입니다.

‘작용과 반작용의 법칙’을 가장 확실히 알 수 있는 방법은 주먹으로 벽돌을 쳐 보는 것입니다. 벽돌을 치면 벽돌이 내 손을 쳐 손이 아프게 됩니다. 벽돌을 세게 칠수록 내 손도 또한 많이 아프게 되지요. 이것도 작용과 반작용의 결과입니다.

우리가 땅 위를 걷는 것도 위와 같은 작용 반작용의 법칙이 작용한 것입니다. 발이 지표면을 뒤쪽으로 밀 때(작용), 지표면도 우리를 반대로 밀어내기(반작용) 때문에 앞으로 움직이는 것이지요.

어떤 사람이 보트를 타고 선착장에 도착한 후, 선착장으로 뛰어내린다고 할 때, 그 사람은 선착장에 무사히 내릴 수 있을까요? 만약에 보트가 선착장 변에 고정되어 있지 않다면 그 사람은 무사히 선착장에 내릴 수 없을 거예요. 왜냐하면 뛰어 내리려는 순간보트가 뒤로 밀리기 때문이죠. 그러면 그 사람은 그냥 풍덩 물에 빠지겠지요.

마찬가지예요. 땅이 물처럼 움직인다면 우리는 앞으로 나아갈 수 없어요. 왜냐하면 아무리 힘을 주어 앞으로 가려고 해도, 땅이 뒤로 밀려 반작용을 주지 않기 때문에 우리는 앞으로 갈 수 없기 때문입니다. 이러한 이유 때문에 육상 경기에서 스타팅블록을 사용하게 되는 것이지요. 즉, 출발할 때 스타팅블록에 발을 딛고 출발하면 뒤로 밀리는 일이 없기 때문입니다. 따라서 반작용을 훨씬 잘 받을 수 있지요.

이제 왜 단거리 육상 경기에서 스타팅블록을 사용하고, 크라우칭 스타트 자세로 출발하는지 좀 알겠지요? 모두 작용과 반작용의 원리를 최대한 활용하여 출발 속력을 높이기 위해서랍니다.

참조 : 가장 빨리 달린 선수는 누구일까?