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물체의 운동부터 우리 몸의 구조까지!
세계 신기록을 만드는 필승 조합
스포츠에 숨은 ‘과학’ 찾기

스포츠는 0.01초, 0.1cm 차이로 승부가 갈리는 기록 싸움의 세계다. 오늘날 운동선수들은 최고의 경기를 펼치기 위해 과학을 적극적으로 이용한다. 훈련 영상을 컴퓨터로 분석하고, 철저한 식단 관리로 몸을 만들며, 최첨단 스포츠 장비를 사용하는 것은 기본이다.
《이기고 싶으면 스포츠 과학》은 우리에게 친숙한 스포츠를 통해 과학, 기술, 공학, 수학이라는 STEM 개념을 이해하도록 도와준다. 뉴턴의 운동 법칙을 모르면 공을 더 멀리 던질 수 없고, 수학 지식이 없다면 선수의 기록을 분석할 수 없다. 가볍고 유연한 테니스 라켓 같은 스포츠 장비는 최신 기술과 공학으로 만들어진다.
책 곳곳에 자리한 인포그래픽은 스포츠 동작과 과학 원리를 한눈에 보여 준다. 궁금증 해결 팁박스는 과학 개념뿐 아니라 스위트 스폿, 카보로딩처럼 생소한 스포츠 용어를 풀어서 설명한다. 더불어 시야를 넓힐 수 있도록 스포츠의 공정성 문제와 같은 생각거리를 소개한다. 물에서는 왜 항력이 더 큰지, 날개 길이란 무엇이며 어떻게 측정하는지 등 직접 실험을 해보는 코너는 과학적 호기심을 자극하며 책 속 지식을 내 것으로 만들어 준다.

홈런을 칠 확률은 어떻게 계산할까?
스피드 스케이팅 선수는 왜 몸을 숙이고 달릴까?
미식축구공은 어쩌다 길쭉한 모양이 됐을까?
뇌에서 균형 감각을 담당하는 곳은 어딜까?

스포츠로 만나는 흥미진진한
수학, 물리학, 공학, 생물학 이야기

체육 시간은 좋아하지만 과학이나 수학 시간은 싫어하는 학생들이 많다. 스포츠 과학을 알아야 하는 이유가 여기에 있다. 학교 수업을 운동장, 수영장, 얼음판 위로 옮겨와 지식을 입체적으로 이해할 수 있기 때문이다. 수영복은 왜 몸에 착 달라붙는 소재로 만드는지, 위아래로 길고 뾰족한 미식축구공은 어떻게 탄생했는지 읽다 보면 자연스레 과학에 대한 흥미가 샘솟는다. 타율, 자책점, 슈팅 효율성 등 스포츠 중계에 등장하는 각종 통계를 알아 갈수록 수학이 쉬워진다.
스포츠 과학을 알면 우리 몸을 올바르게 쓰는 방법도 알 수 있다. 생물학, 물리학, 공학 등 다양한 영역에 걸쳐 운동 성과를 높이는 게 목적이기 때문이다. 예를 들어 생물학은 뇌가 우리 몸을 어떻게 움직이는지, 내가 먹는 음식이 몸에 어떤 영향을 미치는지 이해하는 데 도움을 준다. 물리학은 지렛대의 원리를 이용해 얼마나 더 큰 힘을 만들어 낼 수 있는지 가르쳐 준다. 체지방은 무조건 나쁜지, 집중력을 어떻게 유지하는지 등 스포츠 과학은 운동을 더 잘할 수 있을 뿐 아니라 일상에서도 유용한 지식을 함께 안내한다. 이 과정에서 청소년은 융합적 사고력과 문제 해결 능력을 기를 수 있다. 읽기만 해도 공부가 되고 운동이 되는 스포츠 과학의 세계로 여러분을 초대한다.

들어가며_스포츠 과학의 비밀을 찾아서

CHAPTER 1. 스포츠에서 과학 발견하기
우리 몸의 비밀, 신체 과학
: 큰 몸 아니면 작은 몸? | 농구 선수는 왜 키가 클까? | 유연성과 스트레칭 | 민첩성으로 더 빠르게!
행동을 이끄는 뇌 과학
: 집중력으로 승부하라! | 소뇌의 균형 감각
즐거운 몸 만들기
올바르게 먹고 마시기

CHAPTER 2. 스포츠에도 기술이 필요해
좀 더 빨리! 속도의 과학
언제 어디서나 안전 제일!
: 센서는 어떻게 작동할까? | 건강을 지키는 스포츠 기술
입는 웨어러블 기술
러닝화 변천사
기록하고 분석하기
신소재 그래핀의 등장

CHAPTER 3. 스포츠의 공학은 승리의 공식
물리학은 내 친구
: 뉴턴의 운동 법칙 | 지렛대의 원리 | 포물선 운동 | 공은 어디에 떨어질까?
펜스를 넘어 홈런!
: 원하는 곳에 공을 보내는 법
모양이 스포츠를 만든다
공의 크기에 숨은 비밀
바람 부는 날의 항력
경기장과 마찰력

CHAPTER 4. 스포츠에 수학을 더하면?
경기에서 통계 활용하기
: 통계로 보는 스포츠
백분율과 확률 계산하기
: 승률, 이길까? 질까? | 슈팅 성공률은 위치마다 다를까? | 슈팅 효율성을 구하라! | 승패를 좌우하는 3점 슛 성공률 | 홈런을 칠 확률을 높이려면? | 투수의 평균 자책점
판타지 스포츠란?
완벽한 기술 선보이기
: 피겨 스케이팅의 트리플 악셀 | 체조의 플립, 트위스트, 턴

운동선수들은 경기에 앞서 스트레칭을 합니다. 제자리에서 뛰거나 가볍게 운동을 할 때도 있습니다. 그렇게 하면 근육이 따뜻해지거든요. 그래서 ‘웜업(warm up)’이라고 불러요. 실제로 혈액이 돌면서 심장이 살짝 뛰기 시작합니다. 팽팽하게 긴장한 근육을 스트레칭으로 풀어 주는 거예요. 긴장한 근육은 빠르게 반응할 수 없습니다. 근육이 굳은 상태로 움직이면 부상을 입기 쉬워요. _29쪽

몸을 단련하면 힘이 더 강해집니다. 그래서 운동선수들은 근력 운동을 해서 근육을 키워요. 상대를 밀어내거나 상대가 자신을 밀쳤을 때 밀리지 않기 위해서요. 근육이 튼튼하면 몸에 가해지는 압력도 더 잘 견딜 수 있습니다. 많이 뛸수록 몸에 압력이 더 많이 전해지죠. 발로 땅을 구르면 발에서 다리, 무릎, 골반, 몸통을 거쳐 어깨까지 압력이 전해집니다. 다시 작용·반작용의 법칙이에요. 뛸 때처럼 땅에 힘을 가하면, 그 힘은 언제나 거꾸로 나에게 되돌아옵니다. _46쪽

공을 치기 전에 팔을 뒤로 당겨 놓으면, 스윙을 할 때 저장한 에너지를 한 번에 폭발시킬 수 있습니다. 이렇게 하면 팔을 뒤로 당기지 않았을 때보다 더 큰 힘을 만들어 낼 수 있어요. 테니스 선수, 야구의 투수, 라크로스 선수 그리고 배구 선수는 전부 팔을 감아올렸다가 공을 던지거나 칩니다. 선수의 팔을 지렛대라고 생각하면 돼요. 지렛대를 뒤로 잡아당겨 놓으면 더 큰 에너지를 얻을 수 있습니다. _100쪽

공이 어디에 떨어질지 예측하는 가장 좋은 방법은 ‘정점’을 찾는 거예요. 정점이란 포물선에서 가장 꼭대기 지점을 의미합니다. 공이 정점에 도달하면 그때부터 빠르게 꺾여서 땅으로 떨어집니다. 정점에서는 중력이 속도를 늦출 정도로 커서 공의 속도가 줄어들거든요. 속도가 줄어들면 공의 높이와 이동 거리도 줄어들어요. _112~113쪽

배트에 공이 부딪힐 때 배트는 충격을 받아 진동합니다. 이 진동이 공으로 전해지고 손에도 전달되죠. 목표는 이 진동을 ‘손’이 아니라 ‘공’으로 전하는 겁니다. 진동이 클수록 에너지가 더 커지거든요. 물리학자들은 모든 배트에 스위트 스폿이 있다는 사실을 밝혀냈습니다. 스위트 스폿으로 공을 치면 진동이 대부분 공으로 전달돼요. 힘을 최대한 많이 전달하려면 스위트 스폿 안에 공을 맞혀야 합니다. _118쪽

최초의 농구 경기에는 축구공을 사용했습니다. 축구공은 잘 튀지 않아 경기 진행이 어려웠습니다. 그래서 새로운 농구공을 만들었어요. 공 전체의 둘레가 약 82센티미터로, 축구공보다 10센티미터쯤 더 컸습니다. 외부는 가죽으로 만들고 내부에는 공기를 불어넣을 수 있는 공기주머니가 들어 있었습니다. 처음에는 갈색이었지만, 선수들이 농구공을 찾기 어려워했기 때문에 주황색으로 바뀌었어요. _124쪽

바람 때문에 커진 항력을 없앨 수는 있을까요? 어느 정도는 가능해요. 육상 선수들은 바람을 뚫고 달릴 때 몸을 앞으로 기울이고 어깨는 구부린 다음 머리는 살짝 떨어트립니다. 이렇게 하면 몸의 크기가 작아져서 항력이 줄어들거든요. 미식축구 선수들은 공을 낮은 각도로 던져서 공이 받는 항력을 줄이고요. 공이 공중을 직선에 가깝게 날면 공의 중심부가 바람을 가르고 지나면서 항력을 더 적게 받습니다. _134쪽