달리기 속도를 빠르게 해줄 새로운 물리학 연구가 있다

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달리기를 하는 사람들은 자기가 선호하는 수분 흡수 장비, 스톱워치, 달리며 듣는 노래가 있을 것이다.

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하지만 물리학자들은 최고 속도를 내는 것은 사실 훨씬 더 단순한 일이라고 말한다. 당신의 발이 땅을 얼마나 세게 미느냐에만 달려 있다고 한다.

세계에서 가장 빠른 사람들을 물리학적으로 연구한 이들은 누구나 더 빠르게 달릴 수 있는 새 모델을 만들었다. 다친 육상 선수의 회복을 도와줄 수도 있을지 모른다.

연구자들은 두 가지 힘을 계산하는 방정식을 만들었다. 정강이, 발목, 발이 땅을 치는 힘과 몸 나머지 부분 전체가 땅을 치는 힘을 계산한 것이다. 실험 생물학 저널(Journal of Experimental Biology)에 최근 발표된 이 연구에 따르면 특정 선수가 얼마나 빨리 달릴지를 예측할 수 있다고 한다.

“빠른 사람들이 빠른 이유는 체중에 비해 땅을 더 세게 칠 수 있기 때문이라는 걸 안지는 오래 되었다.”

이번 논문의 공저자인 댈러스 사우스웨스턴 감리교 대학교 보행 능력 연구소의 피터 웨이언드의 말이다.

웨이언드 등은 왜 누가 남들보다 땅을 더 세게 칠 수 있는지를 연구했다. 새로운 방정식은 예전 모델들에 비해 더 적은 수치로 더 명백한 답을 준다.

어떤 사람의 달리는 속도를 예측하는데는 세 가지 정보가 필요하다. 발이 땅 위에 얼마나 머물러 있는지, 이 사람이 공중에 떠 있는 시간이 얼마나 긴지, 땅을 칠 때 발목이 얼마나 빨리 움직이는지 이다.

이 수치들을 보면 더 빨리 달릴 수 있는 방법, 부상으로 이어질 수 있는 불규칙한 움직임, 관절에 영향을 덜 주는 방법들을 알 수 있다고 한다.

아주 기본적인 물리학이 아주 정확한 결과를 낳았다

연구자들은 42명의 데이터를 수집했다. 올림픽 단거리 선수, 고등학교 육상 선수, 달리기로 훈련하는 발레 무용수 등이었다. 고속 모션 카메라로 이들의 걸음걸이와 힘의 패턴을 측정했다.

기본적인 물리학 법칙을 사용해 연구자들은 각 걸음의 힘에 따른 달리기 속도 예측을 만들었다.

다리 아래 부분(정강이, 발목, 발)이 땅에 닿을 때의 힘, 몸의 나머지 부분을 들어올리고 지탱하는 힘 두 가지 만을 사용한 간단한 모델이 가장 정확히 속도를 예측하는 방정식임을 알게 되었다고 공저자 로렌스 라이언은 성명에서 밝혔다.

라이언은 사우스웨스턴 감리교 대학교 보행 능력 연구소의 물리학자이자 연구원이다. “수백 번 예측해 보았으나 매번 오차는 1000분의 1초 이내였다.”

이는 달리기를 하는 모든 수준의 사람들에게 도움이 될 수 있다

이 새 모델은 달리기를 하는 모든 수준의 사람들에게 도움이 될 수 있다. 그러나 매 걸음마다 최대한 힘을 내려고 특정한 달리기 자세를 갖고 있는 단거리 선수들에게 가장 영향이 클 것으로 보인다.

“달리기란 상당히 부자연스러운 행동이다. 발이 바닥을 치자마자 최대한 빨리 다시 몸 앞으로 내밀어서 다음 걸음을 디딘다. 몸 뒤에서는 아무 일도 일어나지 않는다.” 2007년 세계 선수권 대회에서 100미터 릴레이 팀으로 동메달을 딴 영국의 크레이그 피커링이 예전에 가디언에 한 말이다.

수천 걸음은 달려야 하는 장거리 선수 등은 땅을 세게 치면 관절 부상이 올 수 있다. 단거리 선수가 아닌 경우는 보통 발이 땅을 칠 때의 영향을 최소화하길 원한다.

이번 단순한 모델은 그 역시 가능하게 해 줄 수 있다고 웨이언드는 말한다. 가장 효율적으로 달리는 방법을 이해하게 해주기 때문이다.

주말에 시간을 내 달리는 사람이라 해도, 이 모델에 익숙한 사람(혹은 데이터를 해석해주는 소프트웨어)의 도움을 받아 당신이 땅을 치는 힘을 정확히 측정하면 더 빨리 뛸 수 있게 될 것이다. 지금으로선 연구소에 가야 가능한 일이다. 웨이언드는 앞으로는 스마트폰 영상과 간단한 소프트웨어로 가능해질 것이라 예상한다.

선수들의 훈련과 재활에 있어, 지금보다 저렴한 가격으로 더 높은 수준의 피드백을 얻을 수 있게 될 것으로 보인다.

*본 기사는 허핑턴포스트 US의 'A New Physics Discovery Could Make You A Faster Runner'을 번역 편집한 것입니다.