빗물은 떨어지면서 흩어지지 않고 어떻게 방울의 형태로 유지가 될 수 있나요?

Question

엄청 높은 곳에서 빗방울이 떨어지면

그 속도에 의해 물방울들이 흩어져서 매우 잘게 부서질 것 같은데

그 높이와 떨어지는 속도에도

방울의 형태를 유지한 채로

육지까지 떨어질 수 있는 이유는 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

빗물이 하늘에서 떨어질 때, 물 분자들은 서로 인력으로 인해 서로 붙어있게 되는데, 이를 표면 장력이라고 합니다. 이 표면 장력은 물 분자들이 서로 인력으로 인해 함께 붙어 있으려는 성질 때문에 발생합니다. 이 표면 장력은 물 분자들이 서로 밀어내는 힘보다 물 분자들을 서로 붙어 있게 만드는 힘이 더 크기 때문에 물 분자들이 어떤 모양으로든 모이려고 할 때 발생합니다.

또한, 빗물이 방울 모양으로 유지되는 또 다른 이유는 중력입니다. 방울 모양으로 모인 빗물은 중심으로 모여 있는 물 분자들과 바깥쪽으로 움직이는 물 분자들의 힘이 균형을 이루게 됩니다. 이 균형 상태가 방울 모양으로 빗물이 유지되는 이유 중 하나입니다.

Answer 2

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

물방울의 종단 속력이 존재하며, 물 분자간의 전기력으로 표면 장력이 존재하기 때문에 형태를 유지할 수 있습니다. 물방울의 종단 속력은 10m/s 정도로 빠른 속력은 아닙니다. 또한, 물이라는 유체는 형태가 변할 수 있어 공기의 흐름에 맞는 모양이 되어 매우 잘게 부서지지는 않습니다. 이러한 모양을 유지할 수 있는 이유는 물의 표면 장력 때문이죠.

Answer 3

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

빗물이 떨어지면서 방울의 형태로 유지되는 이유는 표면장력 때문입니다.

표면장력이란 액체의 표면이 최대한 작은 면적을 취하려는 힘으로, 이 때문에 빗방울의 분자들은 서로 강하게 붙어있으려는 응집력이 생깁니다. 따라서 물방울은 표면장력으로 공모양을 만들어 표면적을 최소화하여 떨어지는 것입니다.