글 / 이연종 (세명대학교 생활체육학부 교수)

2008년도 우리나라 최초 우주인인 이소연씨가 지구를 떠나 국제우주정거장에서 떠다니면서 생활
하는 모습을 방송으로 보았을 때 우리는 중력과 무중력에 대해서 이해하는 계기를 가졌다. 중력
이라는 것은 지구가 물체를 지구중심 쪽으로 끌어당기는 힘과 물체가 지구를 당기는 힘 사이에
생기는 무게감으로, 만약 지구 중심에서 잡아당기는 힘과 반대 방향인 땅에서 우리 몸을 위로
밀어 올리는 반작용인 수직항력이 없다면 중력만 존재하는, 즉 '무(無)중력 상태'가 되어 인체는
공중을 떠다니게 될 것이다.

다행스럽게도, 지구상에서 생활하는 인간은 항상 중력의 영향을 받으면서 생활하고 있기 때문에
그런 걱정을 할 필요는 없다. 하지만 우리가 살고 있는 지구는 완전 한 구가 아니라 약간의 타원으로,
지구의 자전으로 생기는 원심력이 위도에 따라 조금씩 다르다. 즉 중력의 반지름이 크고 원심력이
강한 적도에서는 중력의 크기가 작으며, 반지름이 작고 원심력이 약한 극지방에서는 큰 크기를
보인다. 또한 같은 위도라고 해도 고도가 높을수록 대기의 기압이 고기압 상태에 있을수록 중력은
작아지게 된다. 실제로 일상생활에서는 중력의 차이에 따른 영향을 느끼지 못하나, 기록을 다투는
스포츠에서는 이런 차이가 경기력에 영향을 미치게 된다.

만약 중력이 작다면 어떠한 현상이 생길까? 아마도 점프력을 필요로 하는 스포츠 종목 선수들의
경우는 힘껏 뛰어 올라간 뒤 충격 없이 가볍게 내려 올 수 있을 것이다. 창던지기 선수들의 경우에는
본인이 지닌 기록보다 더 멀리 창을 던질 수 있을 것이다. 반대로 중력이 크다면, 선수들은 자신의
몸무게가 더 무거워지기 때문에 경기력을 발휘하기 위해서 더 큰 근력이 필요할 것이다.

중력에 대항하는 대표적인 종목으로 역도를 들 수 있다. 세계적인 역도선수인 장미란 선수도
경기에서 평상시 본인의 들었던 바벨보다 무겁게 느껴진다고 호소하는 경우가 있다고 한다. 이는
아마도 경기가 열리는 도시 마다 실제로 중력의 크기가 미세하나마 다르기 때문으로, 큰 중력이
작용하는 도시에서 경기를 했을 때는 평상 시 보다 더 무겁게 느끼게 될 것이다.

중력은 단지 역도 선수에게만 적용되는 것만은 아니다. 2010년 밴쿠버 동계 올림픽에서 피겨
스케이팅, 쇼트트랙, 스피드 스케이팅 경기에서 우리나라 선수들은 우수한 경기력을 보였다.
이와 같은 빙상운동에서도 중력은 매우 중요한 역할을 한다. 얼음 위에서 트랙을 돌거나 선회하는
동작은 원운동의 하나로, 이러한 원운동에 필요한 구심력 또한 중력이 없으면 만들어지지 않는다.
김연아 선수가 탁월한 점프와 우아한 선회동작을 할 때 그녀의 다리근육은 스케이트 날을 통해
얼음판에 전해지는데 그 때 얼음판과 다리의 각도가 그림의 각도 가 되면 다리의 힘과 중력의
합력이 구심력으로 작용하여 선회 동작이 일어나게 되는 것이다.

중력과 싸우는 또 다른 종목으로 봅슬레이를 들 수 있다. 봅슬레이는 최대 시속 130 ~ 140㎞로
달리면서 커브를 돌게 되는데 이때 선수는 중력의 거의 4배에 가까운 압력을 견뎌야 한다. 이를
극복하기 위해 선수에게 강인한 체력이 요구 시 되는 것은 당연할 것이다.

이밖에도 중력은 인간의 모든 움직임에 영향을 미치고 있다. 걸을 때도 중력의 영향을 받는다. 몸을
앞으로 이동하기 위해, 발은 지면에 대하여 적당한 각도로 힘을 가하게 되는데, 이 힘에 대하여
크기가 같은 정 반대 방향의 힘(반작용)이 다시 인체에 작용하게 되면서, 이러한 힘과 중력의 합력에
의해서 앞으로 걷게 되는 것이다. 만약 중력이 없다면 몸은 앞으로 나가지 못하고 지면이 미는 방향
(지면과 의 각도)으로 지구를 떠다니게 될 것이다. 배구, 농구, 야구 등 구기 운동에도 중력의 영향을
배제할 수 없다. 일단 공이 선수의 손이나 배트를 떠나면서 부터 이 공에 작용하는 힘은 오직 중력,
공기의 마찰력, 그리고 공기의 압력차(바람) 뿐 이며, 이 때 물체의 공중 비행 모습은 포물선 형태를
보이는데 이러한 괘적을 보이는 스포츠에서 중력은 중요한 요인으로 작용한다.

중력이 없었다면 이와 같은 운동은 불가능했을 것이고, 인생은 매우 따분해졌을 것이다. 물론 중력이
없었다면 인생 자체가 없었겠지만.....

이와 같이 걷고 달리고 무거운 것을 들거나 던지는 운동, 빙상 경기, 요트나 카약, 등 모든 운동경기에는
중력이 직접적이고 중요한 영향력을 행사한다.

ⓒ 스포츠둥지

Comment +1

  • back 2010.05.26 22:25 신고

    "또한 같은 위도라고 해도 고도가 높을수록 대기의 기압이 고기압 상태에 있을수록 중력은
    작아지게 된다"
    -------------------
    고도가 높을수록 중력이 작아짐은 당연하나,
    고기압상태에 있을수록 중력이 작아진다는 것이 물리에 맞습니까^^?

    그리고

    그림상에서, 피겨동작이나... 걷는 동작에서 중력벡터그림은 운동자의 신체중심에서 백터를 표시해야 맞다고 생각이 듬니다...^^;