고무줄은 어느정도 늘어나다가 한순간에 끊어지던데 어떤원리로 그런지 궁금합니다.

Question

고무줄은 어느정도 늘어나다가 한순간에 끊어지던데,이건 어떤 원리에의해 그렇게 되는건지가 궁금합니다. 알려주시면 감사하겠습니다.

Answer 1

안녕하세요.

고무줄이 늘어나다가 끊어지는 현상은 응력 집중의 결과 입니다. 고무줄의 특정 부위에 응력이 집중되면 그 부위의 분자 구조가 더 빨리 손상될 수 있고, 이는 파단으로 이어집니다.
초기에는 작은 힘을 가했을때 탄성 범위 내에서 늘어납니다. 이 구간에서 고무줄은 힘을 제거하면 원래 상태로 돌아갈 수 있습니다. 이 때 고무줄 내부의 분자 사슬들이 늘어나면서 에너지를 저장하고 있습니다. 여기에 더 큰 힘을 가하면 고무줄은 탄성 한계를 넘어서 가소성 범위에 들어갑니다. 이 구간에서는 고무줄이 늘어난 상태로 일부 회복되지 않는 변형이 발생합니다. 계속 힘을 가했을때 고무줄의 내부 분자 사슬들이 견딜 수 있는 최대 한계에 도달하게 됩니다. 분자 사슬들이 더 이상 늘어날 수 없을 때, 고무줄은 갑자기 끊어지게 됩니다.