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1번과 8번 레인 출발점 54m 차… ∞모양 트랙은 원심력까지 공평
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1번과 8번 레인 출발점 54m 차… ∞모양 트랙은 원심력까지 공평
  • 천종현(소마사고력수학연구소 소장)
  • 승인 2013.03.29 16:58
  • 댓글 0
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[스토리텔링 수학 속으로] 육상트랙과 원주율

400m 육상경기는 8개 레인의 선수들이 각각 다른 출발선에서 경주를 시작한다. 바깥쪽 레인일수록 주로가 길어지기 때문에 이를 보완하기 위한 것이다. 하지만 과학적으로는 이조차 불공정하다. 보다 공정한 트랙은 따로 있다.

▲ 그림1
<그림1>은 현재 운영되고 있는 트랙이다. 400m 육상트랙의 기준은 가장 안쪽 주로다. 80m의 직선주로 두 개와 반원 모양의 120m 곡선주로 두 개로 이루어져 있다. 8개의 레인 각각의 너비는 1.22m. 때문에 바깥쪽 레인으로 갈수록 곡선주로의 길이가 길어진다. 원의 둘레를 구하는 공식 2πr(2 X 원주율 X 원의 반지름)을 사용해 구해보면 각 레인의 길이는 7.7m씩 차이가 난다. 그래서 선수들이 같은 거리를 달리도록 하기 위해 2번 레인의 출발점은 가장 안쪽 출발점보다 7.7m 앞에 있다. 가장 바깥쪽 8번 레인에서 달리는 선수는 1번 레인 선수보다 약 54m 앞에서 출발하는 것이다.

이같이 출발선을 조정해 달리는 거리를 같게 해도 과학적으로는 바깥쪽 레인으로 갈수록 좋은 성적을 내는 데 유리하다. 회전할 때 원의 중심에 가까울수록 바깥으로 나가려는 힘이 강하다는 원심력의 원리 때문이다.

▲ 그림2
그렇다면 좀 더 수학·과학적으로 공정한 트랙은 없을까? <그림2>와 같이 ∞자 모양의 트랙을 만들면 된다. 이 트랙에서는 좌측 원의 가장 안쪽에서 출발한 선수는 우측 원의 가장 바깥쪽 레인을 뛰게 돼 공정한 경쟁이 가능해진다. 뿐만 아니라 모두 출발선과 결승선이 같다. 하지만 직선주로가 없어지면서 경기 기록도 뒤떨어지고 선수들이 나란히 경쟁하는 모습을 볼 수 있는 육상 경기 관람의 묘미는 줄어들 것이다.

▲ 그림3
그래서 <그림3>과 같은 트랙을 생각해 볼 수 있다. 직선주로의 길이를 현재와 같이 유지하면서 선수들은 곡선주로의 안쪽과 바깥쪽을 한 번씩 뛰게 돼 공정한 경쟁을 할 수 있다. 단점은 반원이던 곡선주로가 부채꼴 모양이 되면서 부채꼴의 반지름은 기존 트랙보다 짧아져 원심력이 더 크게 작용해 경기 기록은 하락한다는 것이다.

하지만 실전에서 선수들은 과학적으로 가장 유리한 바깥 레인이 아닌 3~6번 레인을 선호한다. 심리적으로 다른 선수를 보면서 뛰면 경기력이 향상되기 때문이라고 한다.

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