제가 본 것에 어떤 원리가 있는 것인지 설명 부탁드립니다.

Question

물통에 물을 담고, 휴지 한장을 덮어 입구를 막아준 다음 거꾸로 뒤집으면 신기하게 물이 안쏟아지더라구요.

얇은 휴지 한장이 어떻게 물의 무게를 버틸 수 있는 건지 원리가 무엇인지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요.

휴지로 물통의 입구를 막고 거꾸로 뒤집었을때 물이 쏟아지지 않는 현상은 여러 물리적 원리들이 복합적으로 작용하는 결과입니다. 이 현상을 이해하기 위해서는 대기압, 표면 장력, 물의 점성이라는 세 가지 주요 요소를 고려해야 합니다.
먼저, 물통을 거꾸로 뒤집으면, 휴지가 대기압과 물통 내부의 압력 사이를 구분하는 경계가 됩니다. 물통 내부의 압력은 비교적 낮은 반면, 휴지 외부의 대기압은 상대적으로 높습니다. 이 높은 대기압이 휴지를 밀어내려고 하지만, 휴지는 내부로 향하는 충분한 반대 압력(대기압보다 낮은 내부 압력)을 받으며 그 위치에 유지됩니다.
다음으로, 물은 분자 간에 강한 인력을 가지고 있어, 이러한 표면 장력으로 인해 물 분자들이 서로를 당겨 상대적으로 견고한 '막'을 형성합니다. 휴지의 섬유 사이에 물이 침투하여 휴지와 물 사이에 얇은 물막을 형성하고, 이 막이 물의 무게를 부분적으로 지탱하는데 기여합니다.
또, 물의 점성 덕분에 물 분자들이 쉽게 분리되거나 빠르게 움직이지 않습니다. 이러한 점성은 물이 휴지를 통해 즉시 떨어져 나가는 것을 방지하며, 물 분자들이 서로 달라붙어 있도록 도와줍니다.
이러한 요소들이 결합되어 휴지 한 장으로도 물통을 거꾸로 뒤집었을때 물이 쏟아지지 않고 유지되는 놀라운 현상을 관찰할 수 있습니다.