올림픽 역도 선수가 바벨의 'whip'를 활용하는 물리학
Source: Ars Technica
올림픽 역도와 “휩”
올림픽 역도는 바벨을 사용해 수행되는 세 가지 기본 동작, 스내치(snatch), 클린(clean), 그리고 저크(jerk)(후자 두 동작은 연속해서 수행)로 구성됩니다. 엘리트 수준에서는 선수들이 바벨이 하중과 가해진 힘에 반응하여 휘어지고 되돌아오는 방식을 포함한 모든 가능한 이점을 활용하려고 합니다. 이 현상은 물리학에서 **굽힘(플렉서럴 베딩)**이라고 하며, 올림픽 선수들 사이에서는 **“휩”**이라고 불립니다.
과학자들은 이번 주 필라델피아에서 열린 미국음향학회(ASA) 회의 발표를 통해 휩의 근본 메커니즘에 대해 점점 더 많이 배우고 있습니다.
“그들은 휩을 어떻게 사용하는지 알려줬어요. 몸을 낮출 때 바가 다시 휘어지는 느낌을 받고, 그 순간을 이용해 움직임을 위로 가속시켜 들어올릴 수 있는 무게를 늘릴 수 있죠.”
— 조슈아 랭로이스트(Joshua Langloist), 펜실베니아 주립대학 대학원생
연구
취미로 스트롱맨 대회에 참가하는 조슈아 랭로이스트는 모달 분석(즉, 물체가 어떻게 움직이거나 진동하는지) 을 수행하여 휩을 정량화하고 엘리트 수준에서 좋은 바벨의 역학을 더 잘 이해하고자 했습니다.
- 설정 – 그는 20 kg 남성용 바벨 네 개(여성용은 15 kg)를 각각 양쪽 끝에 50 kg씩 실은 상태로 탄성 저항 밴드에 매달아 바가 거의 공중에 떠 있는 듯한 상태를 만들었습니다.
- 계측 – 진동 모드 패턴이 나타나는 바의 양쪽 끝에 가속도계를 부착했습니다.
- 자극 – 작은 해머로 바의 지정된 위치를 두드리면서 양쪽 끝의 가속도를 측정했습니다.
- 분석 – 수집된 데이터로 바가 어떻게 반응하는지 매핑했으며, 서로 다른 바벨과 무게가 달라진 단일 바벨의 진동을 비교했습니다.
이 결과는 바가 휘어지고 되돌아오는 현상을 활용해 리프트 성능을 향상시킬 수 있는 방법을 밝히며, 선수와 장비 설계자 모두에게 귀중한 통찰을 제공합니다.
올림픽 역도에 대한 추가 배경은 Wikipedia의 Olympic weightlifting 문서를 참고하세요.
슬리브가 있나요, 없나요?
Langloist는 우주에서 자유롭게 떠 있는 바(bar)의 표준 진동이 슬리브 없이—즉, 플레이트를 잡고 중앙 샤프트와 독립적으로 회전할 수 있는 바의 바깥쪽, 두꺼운 영역—일 때 더 높은 주파수를 가진다는 것을 발견했습니다. 이는 바의 끝에 질량을 추가하면 일반적으로 진동 속도가 감소하고 노드(바가 정지하는 지점)가 이동하기 때문에 예상된 결과였습니다.
놀라운 점은 그가 굽힘(플렉서럴) 모드를 조사했을 때 나타났습니다. 그 경우 하중이 커질수록 주파수가 증가했습니다.
“바가 더 고정되면서 실제 파장의 길이가 짧아집니다,” 라고 Langloist는 설명했습니다. “파동 속도가 일정하면 파장은 진동 속도의 역수이므로 더 높은 주파수를 얻게 됩니다. 이것은 우리가 예상하지 못한 현상이었습니다. 따라서 바벨이 영향을 미칠 가능성이 높습니다.”
실험 설정
Credit: Joshua Langloist
물론, 효과는 작습니다—약 1 % 정도—하지만 엘리트 스포츠에서는 결정적인 차이가 될 수 있습니다.
“저는 올림픽 역도 전문가가 아닙니다. 휘핑(whip)을 타이밍 맞추는 것이 어렵고, 정확히 느끼기가 힘듭니다. 골퍼와 비슷한 점이 있습니다. 최고의 골퍼들은 스윙할 때 클럽이 휘어지는 느낌을 실제로 느끼고 이를 이용해 볼의 비행을 조절합니다. 일반적인 역도 애호가들이 이를 활용할 것이라고 기대하지는 않습니다; 이는 아주 엘리트 수준을 위한 것입니다.” – Langloist
“좋은” 바벨이란?
올림픽 바벨은 무게, 직경, 길이는 동일하지만 여러 면에서 차이가 있습니다:
| Feature | Typical Variations | Effect on Whip |
|---|---|---|
| Material | Stainless steel, chrome‑coated steel, etc. | 작은 강성 차이(Young’s modulus)가 진동에 영향을 줍니다. |
| Sleeve coupling | Bushing (solid), bearing (rotating), hybrid, or bare steel | 베어링은 보통 가장 좋은 커플링을 제공하며 고가 바에 사용됩니다. |
| Manufacturer transparency | Proprietary designs; exact specs rarely disclosed | 테스트 없이 성능을 예측하기 어렵게 만듭니다. |
제조업체는 일반적으로 bushing sleeves를 느리고 무거운 리프트에, bearing sleeves를 빠른 올림픽 리프트에 권장합니다.
“베어링이 가장 좋은 커플링을 제공하는 것 같으며, 이것이 가장 비싼 바벨에 사용되는 이유입니다.” – Langloist
다음은?
“우리는 바가 중요하다는 것을 알고 있습니다. 하중에 따라 형태가 변하고 진동수도 변합니다. 그래서 이제 실제 올림픽 역도 선수들—남성과 여성—의 데이터를 수집하여 그들이 정확히 어떻게 휘프를 사용하고 바가 그들에게 어떤 의미가 있는지 확인하려고 합니다.” – Langloist
저자 소개
제니퍼 우엘렛은 과학과 문화의 교차점에 초점을 맞춘 Ars Technica의 선임 작가입니다. 그녀는 물리학자 Sean M. Carroll와 함께 볼티모어에 살며, 두 마리 고양이 Ariel과 Caliban을 키우고 있습니다.
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