어렸을 때 조약돌을 주워서 강물에 던지면 몇번을 물위로 튀는지 내기하기도 했습니다.
어렸을 때 조약돌을 주워서 강물에 던지면 몇번을 물위로 튀는지 내기하기도 했습니다.
이렇게 물위로 돌을 던지면 튀는 이유가 무엇인가요? 과학적 원리가 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.
고체는 분자 간의 결합이 단단하고, 액체는 분자 간의 결합이 비교적 느슨합 편입니다.
따라서 고체인 돌과 액체인 물이 충돌하면 고체가 액체를 파고드는 것이 일반적입니다.
하지만 물수제비를 던지는 것 처럼 돌을 비스듬히 던지면 순간적으로 물과 접촉하는 표면적이 넓어지고, 충돌면에 한해서 액체 분자가 고체 분자보다 결합력이 강하게 작용할 수 있습니다.
이에 따라 돌이 물속으로 파고들지 못하고, 튕기는 현상을 보입니다. 그리고 돌을 회전시키면 돌의 평평한 면이 안정적으로 수평을 유지할 수 있으므로 계속 튕길 수 있는 겁니다.
안녕하세요. 박재민 과학전문가입니다.
조약돌을 물표면에 던졌을 때, 조약돌이 빠지지 않고 멀리 보내지는 원리는 운동량 보존 법칙에 기반합니다. 운동량 보존 법칙은 물체의 운동량이 보존된다는 법칙으로, 던진 물체의 운동량은 물체의 질량과 속도의 곱인 질량 × 속도로 나타낼 수 있습니다.
조약돌을 물표면에 던졌을 때, 조약돌에는 물과 상호작용하는 힘이 작용하게 됩니다. 이 힘은 조약돌과 물 사이의 접촉면에 의해 발생하며, 물과 조약돌 사이의 접촉면이 클수록 물과의 상호작용이 강해지게 됩니다.
따라서, 조약돌을 멀리 던지기 위해서는 조약돌과 물 사이의 접촉면을 최소화하여 물과의 상호작용을 최소화해야 합니다. 이를 위해 조약돌의 곡면이 물 표면에 수직으로 향하게 됩니다. 이렇게 되면 조약돌과 물의 접촉면이 최소화되어 물과의 상호작용이 최소화되고, 조약돌은 멀리 던져질 수 있습니다.
물 위에 돌을 던지면 돌과 물 사이에서 공기 중에 있는 기포들이 형성됩니다. 이는 돌이 물로 빠져드는 과정에서 일어나는 것으로, 물 속에서 빠르게 이동하는 돌이 물 위로 나올 때, 주변에 있는 물 분자들이 돌 주변에서 고압으로 압축됩니다. 이때 물 분자들 중 일부가 기포가 되어 돌 주변에 모이게 되는데, 이 기포들이 물 위로 올라가며 돌을 밀어 올리고, 돌이 물 위로 떠오르는 것을 야기합니다. 이 현상은 아치미디어 현상이라고도 합니다. 던지는 각도, 돌의 크기, 물의 온도 등 여러 가지 요인에 따라 몇 번 튀는지는 달라질 수 있습니다.
안녕하세요. 박병윤 과학전문가입니다.
물수제비 표면장력의 원리가 숨어있습니다.
액체&기체 or 액체&고체 각기다른 물질은 서로 접했을때 생기는 면적 최소화를 하기위한 표면장력이 발생합니다.
수제비는 돌의평평한 면이 물과만나기에 표면장력이 더 극대화되는 것입니다.
감사합니다.
안녕하세요. 설재훈 과학전문가입니다. 신기하죠 돌이 물위 지나가니 돌을 던지면 수면과 상호 작용하고 수면에 대한 탄성과 응답성을 갖아 물 수제비가 가능해요
안녕하세요. 김경욱 과학전문가입니다.
강물에 돌을 던지면 돌이 물 위를 일정한 거리를 움직이면서 튀어오르는 현상은 유체 역학의 기본 원리인 "버무리 현상" 또는 "버무리 효과"로 설명됩니다.
물 위에서 물방울을 만들면 표면장력이 작용하여 물방울을 최소한의 면적을 가지는 형태인 구 모양으로 만듭니다. 그러나 돌이 물 위로 떨어질 때, 돌이 물의 표면에 미치는 압력은 일정하고, 이 압력이 일정한 동안 계속 가해지게 됩니다. 이로 인해 물의 표면이 잠시동안 평형을 잃게 되고, 주위의 물은 빠르게 돌아가면서 중앙으로 모이게 됩니다. 이렇게 빠르게 도는 물은 중앙부분의 물 위로 돌이 떨어지게 됩니다. 돌이 물 위로 떨어진 후에는, 다시 물의 표면이 구 모양으로 회복되면서 돌은 표면 위로 튀어오르게 됩니다.
이러한 현상은 돌의 무게, 모양, 속도, 물의 표면 장력 등 여러 요소에 따라 영향을 받습니다. 따라서 동일한 돌이더라도 강물의 상황이나 던지는 방법에 따라 튀어오르는 횟수가 달라질 수 있습니다.
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.조약돌을 물 위에 던졌을 때, 돌이 물에 빠지면서 생기는 충격파가 물속으로 퍼져 나가면서 발생하는 반작용력(Reactive force) 때문에 돌이 다시 위로 튀어오릅니다. 이러한 반작용력은 물 속의 압력차이로 인해 발생하는데요, 돌이 물 속으로 빠질 때 돌과 물 사이에 갑자기 생기는 압력차가 발생하면서 돌 주변의 물이 솟아오르게 됩니다. 그리고 이러한 물의 솟음이 반작용력으로 작용하여 돌이 다시 위로 튀어오르게 됩니다.
또한, 돌의 형태와 무게, 던지는 강도, 물의 표면과 깊이 등 여러가지 요소들도 튀는 정도에 영향을 미칩니다. 이러한 요소들이 조합되어 돌이 몇 번 튀는지 예측하기 어렵다는 점도 이 현상의 흥미로운 점 중 하나입니다.
안녕하세요. 서정원 과학전문가입니다.
물수제비가 만들어지는원리는 표면 장력 때문입니다.
표면장력이란. 액체 표면에서 분자들이 서로 작용하여 생기는 힘입니다. 액체 표면에서 분자들은 서로 인접한 분자들과만 상호작용하기때문에 표면 분자들은 표면 안쪽으로만 작용하게 됩니다. 이러한 작용으로 인해 액체 표면이 매우 단단한 것처럼 느껴지고, 작은 물체가 표면에 떠있을 수 있게 됩니다.
안녕하세요. 이만우 과학전문가입니다.
돌은 고체입니다.
고체는 분자간의 결합이 단단하고 액체(물)은 분자간 결합이 고체와 비교시 비교적 느슨한 편입니다..
고체와 액체가 충돌하게 되면 고체가 액체를 파고드는것이 당연하죠..
그러나...납작한 돌을 비스듬하게 던지게 되면 순간적인 물과 접촉하는 표면적이 넓어지고 충돌면에 한해 액체 분자가 고체분자보다 결합력이 강하게 작용할 수 있습니다.
이에따라..돌이 물속으로 파고들지몫하고 튕겨나가는 현상을 보이는 것입니다.
이해가 되셨으면 좋겠습니다~~^^
