같은 두께인데 왜 다른 방향으로 갈까?

충돌 직후와 천 위를 진행한 뒤를 구분하면 스턴·밀어치기·끌어치기와 분리각을 연결할 수 있습니다.

오늘 기억할 한 가지

두께만으로 이후 경로가 정해지지 않습니다. 적구에 닿는 순간의 속도·회전과 충돌 후 천의 마찰도 봐야 합니다.

그림으로 움직임 읽기

수구가 정면 충돌 뒤 잠깐 느려졌다가 앞으로 따라갑니다(밀어치기).

정면 스턴이면 수구가 거의 멈춥니다(스톱샷). 비껴 맞히면 옆으로 분리됩니다.

충돌 순간 후진 회전이 남으면 수구가 뒤로 돌아옵니다(끌어치기).

TTBoys가 작성한 학습용 개념도입니다. 논문의 실측 그래프나 시뮬레이션 결과가 아니며, 화살표의 길이·각도는 원리 설명을 위한 것입니다.

같은 질량의 공에서 하나가 정지해 있고, 공 사이 마찰과 에너지 손실을 무시한 비정면 탄성 충돌을 생각하면 충돌 직후 두 이동 방향은 직각입니다. 정면 충돌에서 수구가 멈추면 그 공의 진행각 자체를 정할 수 없으므로 별도로 봅니다.

실전의 스턴 90도 규칙은 이 기준을 이용합니다. 그러나 앞·뒤 회전이 남아 있으면 충돌 뒤 천의 마찰이 수구의 진행 방향을 바꿉니다. 화면에서 충분히 진행한 뒤 재는 각도를 충돌 순간의 각도와 혼동하지 마세요.

정면 충돌에서는 수구의 전진 운동 상당 부분이 목적구로 전달됩니다. 전진 회전이 남으면 따라가고, 후진 회전이 남으면 돌아올 수 있습니다. 비껴 맞히면 옆으로 남는 이동 성분도 있으므로 이 정면 그림과 같은 직선 경로는 아닙니다.

중요한 상태는 큐가 닿을 때가 아니라 적구에 닿을 때입니다. 같은 하단 타격도 공 사이 거리가 길면 후진 회전이 줄어 전혀 다른 결과가 나올 수 있습니다.

2023년 충돌 연구는 공 사이 충돌과 이후 바닥 위에서 자연 구름으로 전환되는 단계를 구분합니다. 충돌 후 경로를 이해하려면 두 단계를 함께 봐야 한다는 근거로 활용할 수 있습니다.

2024년 국내 연구도 비탄성·공 사이 마찰·테이블 마찰을 다룹니다. 한 가지 근사 규칙이 모든 두께와 회전에서 정확한 정답이라고 표현하지 않는 이유입니다.

TTBoys가 제안하는 관찰 연습

흰 수구와 빨간 목적구 두 개만 같은 직선에 놓습니다. 처음에는 옆회전을 주지 않습니다.
중심에 가까운 당점으로 정면 충돌을 반복하고, 다음 묶음에서 당점만 조금 높여 비교합니다. 빗맞은 샷은 같은 조건의 성공 사례로 세지 않습니다.
출발·충돌 직전·충돌 직후·조금 진행한 뒤의 네 시점을 구분해 수구와 목적구를 각각 관찰합니다.

관찰할 것: 멈춤·전진·후진 여부와, 충돌 전 회전이 실제로 같았는지를 함께 봅니다.

해석할 때: 중심 타격이라도 목적구까지 가는 동안 구름이 생길 수 있습니다. 중심 당점이라는 이유만으로 충돌 순간을 스턴이라고 판단하지 않습니다.

자료 검토: 2026-10-10 · 원리 설명과 연습 구성은 TTBoys의 편집입니다.

실험·이론 논문 · Antonio Doménech-Carbó

Mechanics Research Communications 131, 104149 (2023) · DOI 10.1016/j.mechrescom.2023.104149

이 자료가 설명하는 것: 공 사이 마찰·반발과 충돌 후 순수 구름에 도달하는 과정을 구분해 속도·회전·분리 방향을 설명합니다.

적용 한계: 당구공을 포함한 여러 구의 실험은 PVC 표면에서 수행됐습니다. 당구대 천의 보정값으로 실험 수치를 그대로 사용할 수 없습니다.

이론 논문 · 김형찬 (Hyeong-Chan Kim)

새물리 74, 621–633 (2024) · DOI 10.3938/NPSM.74.621

이 자료가 설명하는 것: 회전하는 수구와 정지한 같은 질량의 목적구 충돌에서 비탄성·공 사이 마찰·테이블 마찰을 분석합니다.

적용 한계: 링크는 저자 공개본(arXiv)입니다. 학술지 게재본과 버전 차이가 있을 수 있으며, 이 글에서는 초록에 명시된 연구 범위를 근거로 사용합니다.

실험·이론 논문 · S. Mathavan · M. R. Jackson · R. M. Parkin

American Journal of Physics 77, 788–794 (2009) · DOI 10.1119/1.3157159

이 자료가 설명하는 것: 고속 영상에서 위치·속도 변화를 추적해 미끄러짐·구름, 쿠션 충돌과 분리각을 연구합니다.

적용 한계: 스누커 테이블과 보정된 촬영 장비의 실험입니다. 스마트폰으로 같은 정확도를 얻는다는 뜻은 아니며, 회전 추적에는 별도 관측이 필요합니다.