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▶활쏘기는 역학적 힘의 종합 선물 세트

활은 어떤 원리로 허공을 가르고 날아가 과녁에 명중할까요?

이를 확인하기 위해 먼저 활쏘기 과정에 작용하는 힘들에 대해 알아봐요.

활을 쏘기 위해서는 활을 활시위에 올리고, 힘껏 잡아당겨야 합니다.

그리고 활시위가 팽팽하게 늘어난 순간,

손을 탁~ 놓아 활이 날아가도록 하지요.

이때 활시위를 잡아당긴 힘을 ‘외력’이라고 해요.

활시위는 외력에 맞서 원래의 모습으로 돌아가려는 ‘탄성력’을 갖고 있죠.

활시위를 놓는 순간 탄성력이 화살의 운동에너지를 증가시켜 화살이 날아가는 거예요.

이때 과녁을 향해 날아가는 화살은 직선이 아닌 포물선을 그리며 날아가요.

그래서 궁수가 멀리 떨어진 같은 높이의 과녁에 화살을 명중시키기 위해서는

활을 살짝 하늘을 향하게 쏘아야만 하지요.

날아가는 화살에는 ‘중력’과 ‘공기의 저항’이 작용하기 때문에

화살은 점점 아래로 꺾여 포물선을 그리며 날아가거든요.

여기에 하나 더! 활시위를 벗어난 화살은 마치 물고기가 헤엄치듯 좌우로 흔들리며 날아가요.

이런 현상이 일어나는 것은 ‘관성’ 때문이에요.

관성은 물체가 기존의 운동 상태를 계속 유지하려는 성질로 질량에 비례해 커져요.

그런데 화살은 앞부분인 화살촉이 무거워 뒷부분에 비해 관성이 크지요.

즉, 화살대가 화살촉보다 빠르게 움직이려고 해 화살이 휘어지는 거예요.

그런데 이렇게 흔들리며 날아가면 화살을 원하는 방향으로 보내기 힘들어요.

이때 필요한 것이 바로 화살 깃이에요.

화살 깃이 화살의 흔들림을 잡아주거든요.

화살 깃은 화살대와 평행하지 않고 1~3°정도 휘어져 있는데,

이 때문에 화살 깃 위, 아래로 통과하는 바람의 속도가 달라져요.

그 결과 화살이 회전하게 되죠.

화살은 회전하며 회전축을 일정하게 유지하려는 힘이 생겨요.

그래서 화살이 흔들리지 않고 날아갈 수 있는 거예요.

마치 빠르게 회전하는 팽이가 흔들리지 않고 잘 도는 것처럼요.