왜 깊이 인사해도 넘어지지 않을까? 일상 속에 숨겨진 ‘무게중심’의 비밀
사이언스 트레이너 구와코 켄입니다. 매일이 실험입니다.
여러분은 전설적인 엔터테이너 마이클 잭슨이 선보인 ‘제로 그래비티’라는 놀라운 기술을 알고 계신가요? 마치 중력에서 해방된 것처럼 몸을 비스듬히 기울이면서도 넘어지지 않는, 그 신기한 퍼포먼스입니다. 이 영상을 한번 보세요.
도대체 어떻게 하면 이런 동작이 가능할까? 처음 본 사람이라면 누구나 그렇게 생각하게 되겠죠. 얼핏 보면 마법처럼 보이는 이 기술도 사실은 ‘무게중심’이라는 물리 법칙을 절묘하게 활용한 과학적인 트릭입니다.
얼마 전 저는 사진이 많아서 읽기 쉬운 『介護のためのボディメカニクス』라는 책을 읽었습니다. 이 책에는 제로 그래비티의 비밀을 이해하는 데 도움이 될 만한 흥미로운 내용이 소개되어 있었습니다. 예를 들어, 다음 그림의 막대인간이 허리를 굽혀 인사하는 모습을 보고 여러분은 어떤 느낌이 드시나요?
인사하고 있는 사람
“어? 뭔가 이상한데?”라고 느끼셨다면, 여러분은 과학적 감각이 뛰어난 사람일지도 모릅니다. 바로 이 위화감의 정체 속에 마이클 잭슨의 제로 그래비티와도 연결되는 재미있는 물리 법칙이 숨어 있습니다.
넘어지고 넘어지지 않는 과학
간호나 돌봄 현장에서는 사람의 몸 움직임을 역학적으로 이해하는 ‘보디 메커닉스(body mechanics)’가 매우 중요한 지식으로 여겨집니다. 하지만 이런 지식이 필요한 곳은 돌봄 현장만이 아닙니다. 우리는 살아가면서 누군가의 몸을 받쳐 주거나 움직여야 하는 상황을 의외로 자주 만나게 됩니다. 예를 들어 가족이 갑자기 쓰러졌을 때, 적은 힘으로 상대방을 안전하게 움직이면서 나 자신도 다치지 않으려면 어떻게 해야 할까요? 그 핵심은 다음 두 가지입니다.
무게중심을 낮추기
상대방에게 최대한 가까이 다가가기
이번에는 이 가운데 첫 번째인 ‘무게중심’에 초점을 맞춰, 막대인간의 인사 동작에서 느껴지는 위화감을 과학적으로 풀어보겠습니다. 물체가 넘어질지 넘어지지 않을지를 결정하는 경계는 그 물체의 ‘무게중심’이 ‘회전축’에서 벗어나느냐에 달려 있습니다.
실제로 벽에 등을 붙인 채 허리를 굽혀 인사하려고 하면, 몸이 앞으로 기울어지는 순간 균형을 잃게 됩니다. 우리가 인사할 때 무의식적으로 ‘엉덩이를 뒤로 내밀어’ 무게중심을 발 위쪽으로 되돌리고, 넘어지지 않도록 몸의 균형을 조절하기 때문입니다. 처음에 보았던 막대인간의 인사 동작이 어색하게 느껴졌던 이유도 바로 여기에 있습니다. ‘엉덩이를 뒤로 내미는’ 무게중심 조절 동작이 그림에 표현되어 있지 않았던 것입니다.
엉덩이를 조금 뒤로 내밀지 않으면 넘어지게 된다
그리고 넘어지지 않고 안정된 자세를 유지하려면 무게중심을 낮추는 것이 매우 중요합니다. 무게중심이 높으면 몸이 조금만 기울어져도 무게중심이 회전축에서 쉽게 벗어나기 때문에 매우 불안정해집니다.
무게중심이 높은 물체와 낮은 물체. 같은 각도로 기울여 보면 무게중심이 낮은 물체는 넘어지지 않는다.
이 원리는 스포츠나 돌봄 현장에서도 활용됩니다. 상대방을 안전하게 움직이고 나 자신도 다치지 않기 위한 기본적인 자세는 무게중심을 낮추고, 다리를 벌려 ‘지지면’을 넓힘으로써 더욱 안정적인 상태를 만드는 것입니다.
또 하나의 포인트인 ‘상대방에게 최대한 가까이 다가가는 것’ 역시 사실 물리학에 바탕을 두고 있습니다. 이는 ‘힘의 모멘트’에서 힘이 작용하는 팔의 길이를 짧게 만들어 근육에 가해지는 부담을 줄이는 원리입니다. 이 힘의 모멘트는 고등학교 2학년 물리에서 자세히 배우게 됩니다.
이번에 소개한 책에는 이처럼 물리학적인 원리를 그림과 함께 알기 쉽게 설명하고, 실제 돌봄 현장에서 활용할 수 있는 보디 메커닉스를 정리해 놓았습니다. 조금 비싼 책일 수도 있지만, 고등학생도 충분히 이해할 수 있는 내용입니다. 기회가 된다면 꼭 한번 읽어보세요.
자, 이제 여러분이 궁금해하실 마이클 잭슨은 어떻게 그런 신기한 자세로 계속 서 있을 수 있었을까요? 그 비밀은 아래 링크에서 확인해 보세요.
[https://phys-edu.net/wp/?p=362](https://phys-edu.net/wp/?p=362)
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