물수제비의 원리가 궁금합니다?
물위에 돌을 던져 3단 4단 잘하시는 분들은 40번까지도 물수제비를 뜨는데요 물수제비가 뜨는 원리에 대해서 궁금합니다 자세히 알려주세용
7개의 답변이 있어요!안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.
돌이 수면에서 튕기는 이유는 유체역학에서 말하는 경계층의 항력입니다.
물수제비를 던질 때 돌의 속도나 회전 속도가 중요하지만 그와는 별개로 돌이 물과 20도일 때 가장 많이 튕겨나간다고 합니다.
납작한 돌을 20도 정도 비스듬히 빠른 속도로 물에 던지면 돌의 앞머리가 물에 부딪히면서 물을 밀게 되면서 충돌에 참여하는 물의 양이 많아지게 되고, 그 결과 돌은 무거운 물체와 충돌하듯 충분한 수직 반발력을 얻게 돼 위로 튀어 오르게 되는 것입니다.
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.물수제비 속에 숨어있는 과학적 원리는 표면장력입니다. 액체와 기체 혹은 액체와 고체 등 서로 다른 상태의 물질이 접해 있을 때 그 경계면에 생기는 면적을 최소화하기 위해 힘이 작용하게 되는데 이를 표면장력이라고 합니다. 납작한 돌을 비스듬히 빠른 속도로 물에 던지면 돌의 앞머리가 물에 부딪히면서 물을 밀게 되면서 충돌에 참여하는 물의 양이 많아지게 되는데. 그 결과 돌은 표면장력에 의해 충분한 수직 반발력을 얻게 돼 위로 튀어 오르게 되는 것입니다.
안녕하세요. 설재훈 과학전문가입니다. 물수제비는 물의 표면장력을 이용해요 원형인 물체를 공기 중에 회전시켜 던지면 물체 표면 주변의 공기가 물체에 끌려 물체와 동일한 방향으로 회전하며 날아가요
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.
고체의 경우 분자 간의 결합이 단단하고 액체는 분자 간의 결합이 고체보다는 느슨하다고 합니다.그래서 고체인 돌과
액체인 물이 만나게 되면 고체가 액체를 파고드는 것이
대표적이라고 하는데요.그러나 납작한 돌을
비스듬하게 던지게 되면 물과 접촉하는 표면적이 넓어지고
충돌하는 부분(면)을 보면 액체 분자가 고체 분자보다
결합력이 강하게 작용할 가능성이 크다고 합니다.
결과적으로는 표면적이 넓어짐으로 인해 돌이 물속으로 파고들지 못하게 되고 튕기는 현상을 보이는 것이죠.
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
물수제비가 가능한 이유는 물의 표면 장력 때문에 그렇습니다 물의표면 장력은 물 분자들이 서로 붙어있는 힘으로 돌에의해 강한 충격을 받을경우 물분자들이 서로 뭉쳐 표면장력이 올라가게되고 돌을 튕겨내면서 물수제비가 가능해지는 겁니다
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.
공이땅바닥에서튀다가멎듯이나도냇물이나저수지에서물을향해비스듬히돌던지기를많이해보았는데그것을물수제비라고부른다는것을이번에처음알았습니다. 그원리를너무복잡하게생각할필요는없을것입니다. 마치공이반듯한시멘트판에비스듬히던져졌을때몇차례튀다가멎는것과마찬가지입니다.
다만질문의촛점은돌을물위에거의수직으로던지면튀어오르지않는데비스듬히던지면(물론돌이충분히빠른속도를가졌을때) 튀어오른다는사실입니다. 이점이단단한콘크리트바닥에서공이튀는것과크게다른점입니다. 콘크리트바닥에서는수직으로던져진공이더잘튑니다. 콘크리트바닥은고체이므로외부충격에대해전체가한덩어리로대응합니다. 물론자세히보면약간의찌그러짐이있지만, 대략말하여덩치가크고따라서질량이큰물체와충돌하는공은보통우리가물리에서배우는충돌법칙에따라뒤로튀는것입니다. 콘크리트도약간밀리지만그정도가아주작습니다. (무거운것일수록뒤로밀리는속력이작습니다.)
그러나물은액체이므로충돌에대해전체가한덩어리로행동하지않습니다. 말하자면공과충돌하는부분가까이의일부만이직접충돌에관여합니다. (물론시간이지나면그여파가파동으로서다른부분에도미치지만) 따라서이충돌에참여하는부분의질량이어느정도냐에따라서공이얼마나무거운물체와충돌한것처럼행동하느냐가결정됩니다. 아주이상적인경우즉공과물사이에점성저항이없고, 공의밀도가물의밀도보다작고, 공의속력이충분히빠르면, 공이물에수직으로던져졌을때마치단단한콘크리트바닥에서튀기듯공이튀어나갑니다.
그런데돌은물보다밀도가커서(대략말하여충돌에참여하는부분의물이가지는질량보다공의질량이커서) 공과물이정면으로부딪힐때물이공을되돌려보내지못하고공의속력만줄인채물이뒤로밀리는현상이일어납니다. (물리시간에물체의충돌에대해조금배워야합니다.) 즉이경우돌은위로튀어오르지않고물속으로들어갑니다. 하지만납작한돌의경우문제가달라집니다. 돌이물에부딪힐때물에닿는넓이가크면충돌에참여하는물의양이많아져서돌이무거운물체와충돌하는효과가생길것입니다. 따라서돌의질량보다큰질량에해당하는물이충돌에참여하면돌이뒤로튈수있습니다.
납작한돌이물에대해비스듬히매우빠르게던져졌을때, 돌속도의수평성분과수직성분중에서수직성분에관한것이이런상황에해당합니다. 따라서돌은수직으로도로튀어오를수있습니다. 물론탄성충돌은아니니까몇차례튄다음속력이많이느려지면중력을이기지못하고돌이물속으로들어갑니다. 납작한돌을물에대해수직아래방향으로던져서넓은면이물에평행하게닿도록만들기는어렵습니다. 사람이손으로납작한돌을던지되충분히빠른속도로그렇게하기도어렵거니와설사그렇게되어한번튀어오르더라도그다음다시물에부딪힐때돌의자세가달라져서이번에도넓은부분이물에평행으로부딪힐가능성은거의없습니다.
그러나당신이물에아주비스듬히빠른속도로납작한돌을던지면그런일이일어날수있습니다. 돌의앞머리가물에부딪히며비스듬히물을밀므로써그앞에물마루가생깁니다. 결과적으로충돌에참여하는물의양이많아져서무거운물체와충돌하듯돌은충분한수직반발력을얻어서도로위로튑니다. 다시떨어진돌이물에닿을때설사돌의뒷부분이먼저닿더라도그뒷부분이밑에서위로올려주는충격을받아서돌의자세를다시바로잡아주는효과가생깁니다. 즉몇번튀더라도아직속력이충분하다면돌은안정하게넓은면이물에거의평행하게닿는효과를얻는다는것입니다. 즉자세안정성이중요한역할을하는것입니다. 물론돌이물속에가라앉는것은돌의속력이점차줄어들기때문입니다.
안녕하세요. 형성민 과학전문가입니다.
물수제비는 압력과 운동 에너지를 이용하여 물을 끓이지 않고 음식을 조리하는 방법입니다. 이 방법은 물 분자들이 충돌할 때 생기는 압력으로 음식을 조리합니다. 물수제비에서는 물이 끓지 않기 때문에, 음식이 물에 잠길 위험이 없고 전기나 가스를 사용하여 작동하기 때문에 효율적이고 환경 친화적입니다.