[Special Theme] 되돌아가려는 힘, 탄성력

되돌아가려는 힘

탄성력 [ Elasticity Force ]

탄성이 있어야 덜 아프다

이렇게 완충 작용을 활용하기 위해서는 보통 탄성이 있는 물질을 쓴다. 탄성은 물체가 힘을 받아 모양이 변형됐다가, 힘이 사라지면 다시 원래 모양으로 돌아오는 성질이다. 얼마 전 끝난 런던 올림픽에서도 우리는 탄성의 원리를 수시로 볼 수 있었다. 공에 탄성이 없으면 튀지 않아서 축구도 배구도 농구도 할 수 없다. 장대에 탄성이 없다면 장대높이뛰기도 할 수 없다. 우리나라의 금메달 밭인 양궁은 탄성의 원리가 중요하게 작용하는 스포츠인데 활은 힘을 줘서 구부렸다가 놓으면 다시 원래 모습으로 돌아가는 탄성력으로 화살을 발사하는 장치다. 탄성이 없다면 애초에 가능하지 않은 스포츠다.

선수를 보호할 때도 탄성은 중요하다. 배구, 핸드볼, 농구는 합성수지처럼 탄성이 있는 바닥이 깔린 곳에서 경기한다. 유도 선수가 탄성이 없는 콘크리트 바닥에 메다 꽂혔다고 생각해 보라. 권투 선수가 글러브를 끼지 않고 맨주먹으로 얼굴을 맞으면 어떻게 될까? 아니면, 태권도 선수의 발차기를 보호대 없이 그대로 몸으로 받았다면?

 

물론 우리 몸에도 탄성이 있다. 코미디에서도 종종 나오는 설정이지만, 살집이 많으면 충격을 덜 받는다. 뼈만 있는 사람끼리 부딪치면 더 아프지 않은가. 더 중요한 것으로는 연골(물렁뼈)이 있다. 등뼈나 무릎 같은 관절 사이에 있는 연골은 관절이 받는 충격을 줄여 준다. 운동을 너무 과격하게 했거나 나이가 들어서 연골이 닳아 없어지면 완충 작용이 되지 않아 관절이 아프게 된다.

완충 작용은 자동차에도 매우 중요하다. 자동차는 평소에도 끊임없이 충격을 받으며, 간혹 가다가는 엄청난 충격을 받기 때문이다. 완충 작용이 잘 되지 않으면 승차감이 좋지 않은 건 물론 사고가 났을 때 승객의 생명도 위험해진다. 자동차에 있는 대표적인 완충 장치가 범퍼다. 범퍼는 자동차가 다른 자동차 혹은 어떤 물체와 충돌했을 때 그 충격을 흡수해준다.

그런데 우리는 범퍼에 탄성이 있다고 이야기하지 않는다. 완충 작용은 하지만 탄성이 있는 건 아니다. 이렇게 힘을 받았을 때 원래 모습으로 돌아오지 않는 성질을 가소성이라고 한다. 가소성을 지닌 물질로 만든 범퍼는 완충 작용을 하지만, 다시 모양이 돌아오지 않기 때문에 다시 쓸 수 없다. 한 번 충돌하며 범퍼가 찌그러지면 새 것으로 갈아줘야 다음에도 완충 작용을 할 수 있다. 그래서 완충 장치는 보통 탄성이 있는 물질로 만드는데 충격을 받아도 힘이 없어지면 원래 모양으로 돌아와 계속 쓸 수 있기 때문이다.

자동차에 있는 대표적인 완충 장치가 범퍼다. 범퍼는 자동차가 다른 자동차 혹은 어떤 물체와 충돌했을 때 그 충격을 흡수해준다.