비뉴턴 액체에 대해서 설명 부탁드립니다.
유튜브 숏츠를 보다가 스페인에 있는 신기한 과속방지턱을 봤는데요.
비뉴턴 액체를 사용해 과속 방지턱을 만들었다는데 특징이 가해지는 힘에 따라서 액체나 고체로 변한다고 하는데 무슨 원리인가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.
비뉴턴 액체를 사용한 스마트 과속 방지턱은 특별한 특성을 가지고 있습니다. 이러한 과속 방지턱은 다음과 같은 원리로 작동합니다.
비뉴턴 유체의 특성: 비뉴턴 유체는 뉴턴의 점성법칙과 달리 응력과 무관한 일정한 점도를 가지는 유체입니다. 즉, 힘이 가해져도 점도가 변하지 않습니다.
점도 변화: 비뉴턴 유체는 충격이 적을 때에는 액체 상태를 그대로 유지합니다. 그러나 충격이 클 때에는 단단한 고체로 변하는 특성을 가집니다.
과속 방지턱의 작동: 스마트 과속 방지턱 내부에는 비뉴턴 유체가 채워져 있습니다. 차량의 주행 속도에 따라 유체가 유동적으로 반응하게 됩니다. 일정 속도 이하로 주행할 경우에는 방지턱 내부가 액체 상태로 유지되어 풍선 위를 지나가듯이 쉽게 지나갈 수 있습니다. 그러나 속도가 빠를 때에는 충격에 의해 내부의 유체가 딱딱하게 굳어져서 속도를 줄여야만 합니다.
이러한 원리로 비뉴턴 유체를 사용한 스마트 과속 방지턱은 효과적으로 작동하며, 안전한 교통 환경을 조성합니다.
안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.
비뉴턴 유체는 액체의 점성이 힘의 크기에 따라 변하는 특징을 가지고 있습니다. 일반적인 액체는 힘이 가해되면 점성이 일정하게 유지되지만, 비뉴턴 유체는 힘이 가해될수록 점성이 증가하거나 감소할 수 있습니다.
이러한 특성은 비뉴턴 유체 내부의 분자나 입자들이 힘이 가해될 때 서로의 상호작용이 변화하기 때문에 발생합니다. 힘이 약할 때는 분자 간의 상호작용이 약해져서 유체가 자유롭게 흐를 수 있지만, 힘이 강해지면 분자 간의 상호작용이 증가하여 점성이 증가하게 됩니다.
따라서, 비뉴턴 액체를 사용해 과속 방지턱을 만들면 차량이 높은 속도로 통과할 때에는 액체가 고체로 변하여 저항을 제공하고, 낮은 속도로 통과할 때에는 액체 상태를 유지하여 부드럽게 통과할 수 있도록 설계됩니다.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
비뉴턴 액체를 사용한 과속 방지턱은 뉴턴의 원리에 기반한 과학적인 설계입니다.
일반적으로 액체는 변형력이 크고 압력이 가해지면 형태가 변할 수 있습니다. 이 액체를 이용한 과속 방지턱은 차량이 일정 속도 이상으로 과속할 경우 압력이 가해지면서 액체의 분자가 빠르게 움직이고 액체가 고체로 변하는 원리를 활용합니다.
차량이 일정 속도 이상으로 과속할 때, 압력이 가해지면 액체 분자들이 서로 빠르게 움직여 액체가 고체 상태로 변화합니다. 이로써 차량이 과속을 하게 되면 과속 방지턱이 마치 고체 장애물처럼 작용하여 차량을 감속시키는 효과를 줄 수 있습니다.
이러한 원리를 활용한 과속 방지턱은 차량의 속도에 따라 액체와 고체 상태를 변환하여 효과적으로 차량의 속도를 조절하고 교통 안전을 증진시키는 역할을 합니다.
안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.
비뉴턴 액체는 뉴턴의 점성법칙, 즉 응력과 무관하게 일정한 점도를 따르지 않는 액체를 말합니다.
즉, 어떤 힘을 가하면 가해지는 힘과 변형이 비례하지 않는 유체로 비뉴턴유체 즉, 비관성유체라고 합니다.
이런 비관성유체는 외부에 강한 충격이 가해지는 순간 입자들이 서로 엉키며 기둥과 같은 형태가 만들어지며 고체화가 됩니다.
반대로 서서히 가해지는 힘에는 서로 엉킨 입자들이 서서히 풀리며 부드럽게 변하게 됩니다.
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.
스페인에서 사용되는 비뉴턴 액체
과속방지턱은 특징적인
물성을 가진 비뉴턴 액체를 사용하여 작동합니다.
일반적인 액체와 달리 비뉴턴 액체는 가해지는
힘에 따라 액체와 고체의 성질을 모두 나타낼 수 있
습니다.
비뉴턴 액체는 전단 응력(액체가 흐르는 방향에 수직으로
가해지는 힘)에 따라 점도가 변합니다.
일부 비뉴턴 액체는 시간이 지남에 따라 점도가 변하는 특성
을 가집니다.
차량이 과속방지턱을 천천히
지나갈 때는 액체처럼 유
동성을 보여 과속방지턱이 눌려 움푹 들어갑니다.
차량이 과속방지턱을 빠르게 지나갈 때는
고체처럼 강성을
보여 과속방지턱이 단단해져 차량에 충격을 줍니다.
과속 차량에게 효과적인 감속 효과를 제공하여 도로
안전을 높일 수 있습니다.
느린 속도로 지나가는 차량에게는 충격을 줄여 안전성을
확보할 수 있습니다.
일반 과속방지턱보다 내구성이 높고 유지 관리가 용이합니다.
일반 과속방지턱보다 제작 비용이 높습니다.
과속 차량이 지나
갈 때 큰 소음이 발생할 수 있습니다.
비교적 새로운 기술이기 때문에 설치 및
관리에 대한 전문성이 필요합니다.
비뉴턴 액체 과속방지턱은 과속 차량 감소에
효과적인 신기술입니다.
장점과 단점을 모두 고려하여 적절하게
설치 및 관리한다면 도로
안전에 크게 기여할 수 있을 것입니다.
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안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
비뉴턴 액체 과속 방지턱은 전단 응력에 따라 액체와 고체 특성을 변화시키는 특수한 고분자 혼합물로 만들어집니다. 천천히 지나가는 차량은 과속 방지턱에 작은 힘만 가하기 때문에 액체처럼 변형되어 충격을 흡수합니다. 반면, 과속하는 차량은 큰 힘을 가해 액체가 고체처럼 변하게 만들어 강한 충격을 주어 속도를 줄이는 원리입니다. 마치 수성화 과정과 비슷하다고 볼 수 있습니다.
