골프공 - 멋지게 다듬어진 초록의 잔디 위로 곡선을 그리며 날아가는 골프공의 모습에는 무언가 통쾌함이며, 무언가 어설픈 승리감이며, 무언가 어줍잖은 허세이며, 무언가 여유로움이며, 무언가 운동에 대한 신념 등 등 다양한 상징성이 엿보인다. 그러나 이런 감상적인 해석은 사회적인 해석일 뿐 물리적인 세계에는 객관적인 원리만 있으니, 골프공을 멀리 보내기 위한 원리를 살펴본다.
첫째는 골프공의 소재이다. 반발계수가 큰 소재로 골프공을 만들면 골프채에 동일 조건(골프채의 질량, 재료, 충돌속도)으로 충돌할지라도 더 빠른 속도로 날아가기 때문에 멀리 날아갈 수 있다. 이런 이유로 골프공은 나무, 가죽, 고무 등의 소재를 거쳐 현재는 다양한 합성고무로 여러 겹으로 겹쳐 골프공을 만들고 있다. 모두 반발계수를 키우기 위한 노력이라고 할 수 있다. 탄성적인 반발계수는 0.5 이상 1이하에 분포 한다. 그러나 골프공의 속도를 무한정 늘일 수는 없다. 미국 골프협회(USGA)에서는 특정 조건에서 골프공의 속도를 270km/h 이내로 제한하고 있다.
둘째는 딤플(Dimples)이다. 한 개의 골프공에 딤플을 300~500개를 만드는데 딤플이 공기 저항을 감소시킨다. 각 딤플의 보통의 깊이는 0.25mm로 얕지만, 딤플이 없을 경우 보다 크게는 5배까지 멀리 날아갈 수 있게 한다. 딤플 때문에 공과 공기 사이의 점성저항이 작아진다. 왜냐하면 딤플의 홈에 공기가 채워져 있으므로 딤플턱은 공기저항이 나타나지만 딤플 부분에서는 공기와 공기 사이의 점성이 작용하기 때문에 전체적인 저항이 작아진다. 공기 저항이 작으면 공의 뒤쪽에 공기 와류(소용돌이)가 작게 만들어져 앞과 뒤쪽의 압력 차이가 작아 공이 운동방해를 덜 받기 때문에 멀리 날아가는 것이다. 다시 말해 공의 뒷면에 진공(vacuum) 부분이 작게 나타나기 때문에 공이 진행함에 있어 방해를 덜 받는다는 의미이다. 골프공의 질량은 45.9그램을 넘어서는 안 된다. 딤플은 골프공 생산 회사마다 다양하게 설계하고 있으며, 일부는 딤플의 배치에 대하여 특허로 등록되어 있다.
[다양한 딤플을 갖는 골프공]
셋째는 골프공을 칠 때 역회전하도록 타격하는 것이다. 비스듬히 누운 골프채로 골프공 아래 적절한 위치를 치면, 공이 앞으로 나가면서 역회전하여 공의 위쪽의 정압이 아래쪽보다 작기 때문에 공이 위로 떠올라 체공시간이 늘어나기 때문에 멀리 날아가게 된다. 즉, 베르누이의 정리에 의한 마그누스효과가 나타나기 때문이다. 그러므로 골프공의 적절한 크기와 적절한 경사각을 갖는 골프채를 선정하여 역회전이 일어나도록 공 아래를 어떻게 공략하느냐에 따라 날아가는 거리가 달라진다. 따라서 부단한 연습으로 상황을 체득하는 것이 중요하다. 골프공의 크기는 직경이 43mm 이상이 되도록 만들어야 한다.
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