나무젓가락에 볼팬심을 뭍혀 물에 띄우면 움직이는데 왜 그런가요?
나무젓가락에 볼팬심을 뭍혀 물에 띄우면 나무젓가락이 움직이면서 이동을 하게 되는데요 어떠한 이유로 하여 물에서 나무젓가락이 움직이며 이동하게 되는 건가요?
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
나무젓가락에 볼팬심을 뭍히고 물에 띄우면, 젓가락과 물의 표면 사이에서 적당한 간격을 유지하면서 팬심이 물에 떠다니게 됩니다. 이때 팬심은 물의 표면과 접촉하게 되는 부분에서 표면장력과 맞닿은 압력이 균형을 이루게 됩니다.
하지만, 팬심이 젓가락으로 가볍게 눌러지거나 흔들리면, 팬심과 물의 표면 사이에서 균형이 깨지면서 표면장력이 변화하게 됩니다. 이때 물은 팬심 주변으로 움직이면서, 팬심 주위의 물과의 상호작용으로 인해 회전하는 움직임을 보이게 됩니다.
이러한 현상은 액체의 표면장력과 유체 역학의 법칙에 의한 것으로, 빈틈 없는 접촉면을 형성하는 것이 이러한 움직임을 유발하는 핵심 원리입니다.
안녕하세요. 전진호 과학전문가입니다.
모든 액체나 기체는 "확사"이라는 성질을 갖고 있습니다. 어떤 골고루 분포된 기체나 액체 내부에 성질이 다른 성분의 기체나 액체가 놓이게 되면 전체 부분이 고른 분포를 이루기 위해 성질이 다른 성분이 퍼져나가는 것을 말합니다. 볼펜심(잉크겠죠 정확히는)도 물에 놓이게 되면 농도를 고르게 하기 위해 확산을 거치는데 이 확산의 힘에 따라 반작용을 일으켜 나무 젓가락이 앞으로 나아가게 됩니다. 볼펜 잉크뿐만 아니라 치약, 비누 등도 동일한 효과를 나타냅니다.
안녕하세요. 이준엽 과학전문가입니다.
나무젓가락에 볼팬심을 뭍혀 물에 띄우면, 볼팬심의 표면장력이 작용하여 나무젓가락이 움직이게 됩니다.
표면장력은 액체의 표면에서 작용하는 분자간의 인력입니다. 물 분자는 서로 인력을 느끼기 때문에 액체 내부에서는 서로 끌어당기며 서로 인접한 분자들과는 높은 접촉력을 가집니다. 하지만 액체 표면에서는 분자들이 상하게 되기 때문에 표면에 있는 분자들은 높은 표면장력을 가지며, 이로 인해 액체 표면은 낮은 에너지 상태를 유지하려는 경향이 있습니다.
따라서, 나무젓가락을 물에 띄울 때 볼팬심에 있는 물 분자들은 서로 끌어당기며, 이로 인해 나무젓가락과 인접한 물 분자들도 나무젓가락 쪽으로 끌려들어가게 됩니다. 이러한 힘의 합력이 나무젓가락을 앞으로 밀어나가는 힘이 되며, 그 결과 나무젓가락은 물 속에서 움직이면서 이동하게 됩니다.
이는 오일을 물 위에 떠놓았을 때도 비슷한 현상이 나타나는데, 이 때에도 오일 분자가 서로 끌어당기며 표면에 있는 분자들은 높은 표면장력을 가지게 되어 물 속에서 움직이게 됩니다.
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.나무젓가락이 물속에서 움직이며 이동하는 현상은 수리력(수압차) 원리에 의해 발생합니다. 볼팬심으로 된 나무젓가락을 물에 띄운 후에는 물속에서 나무젓가락의 아래 부분에 압력이 생깁니다. 그리고 이 압력은 물 위쪽으로 향하게 되고, 이 압력과 같은 크기의 반작용력이 나무젓가락에 작용하게 됩니다. 이 반작용력은 나무젓가락을 물속에서 움직이게 합니다.
또한, 나무젓가락에 볼팬심을 뭍힐 때 생기는 표면장력 또한 움직임에 영향을 줍니다. 표면장력은 물과 공기 사이에서 발생하는 장력으로, 나무젓가락의 표면에 작용하게 됩니다. 따라서, 나무젓가락의 표면에 작용하는 표면장력과 물속에서 작용하는 수리력의 합력이 움직임을 결정하게 됩니다. 이러한 원리로 인해 나무젓가락이 물 위에서 움직이며 이동하게 됩니다.