물수제비는 어떤 원리가 적용되나요?

Question

안녕하세요

물수제비의 원리가 궁금합니다.

돌이 통통 튀면서 날라가는 원리와 사람이나 다른 더 큰 질량을 가

진 물체도 같은 원리를 적용시키면 똑같이 튀어지는지 궁금해요

Answer 1

물수제비는 물의 표면 장력 때문에 물에 돌이 튈 수 있습니다.

표면 장력은 액체가 기체/고체에 접해있을 때, 그 경계면에 생기는 면적을 최소화하는 힘입니다.

물을 컵에 부었을 때, 컵을 꽉채워도 물이 조금 더 튀어나오는 이유가 표면장력 때문입니다.

납작한 돌을 던지면 돌의 앞머리가 물에 부딪히고, 물을 밀게 됩니다.

그러면 부딪치는 물의 양이 많아지면서 물의 분자 결합력이 높아집니다.

따라서 표면장력이 돌을 튀게 합니다.

그리고 돌이 얇으면 (질량 대비)접촉하는 물의 양이 더 많기 때문에 더 잘됩니다.

Answer 2

물수제비는 운동량 보존의 법칙에 의한 원리가 적용됩니다. 돌이 물의 표면에 부딪치면서 물 위를 따라 이동하게 되는데, 이때 돌과 물의 운동량의 합은 변하지 않습니다. 따라서 돌의 운동량이 빠르게 감소할 때 물의 운동량이 증가하여 돌을 밀어 올리게 되고, 돌이 물 위로 튀어오르게 됩니다. 이와 같은 원리로 더 큰 질량의 물체도 같은 원리에 따라 튀어오를 수 있지만, 튀어오르는 높이와 거리는 더 큰 질량의 물체일수록 작아지게 됩니다.

Answer 3

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

표면장력에 의한 반발력입니다.

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물의 표면은, 물분자들끼리 잡아당기고 있는 표면장력이 있습니다. 거기에 돌을 던지면 일시적으로 잡아당기고있는 분자들의 결합이 늘어났다가, 힘을 못견디면 끊어져서 그 사이로 돌맹이가 빠지는건데요.

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수평으로 세게 던져서 물분자간의 결합이 끊어지기 전에 반발력으로 위로 튕겨나가는게 물수제비 이지요.

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던질때 수직성분이 거의 없이 수평성분으로 던지면 수직낙하하는 에너지는 오직 자유낙하성분이므로 초기에 매우 적기 때문에, 물의 반발력으로 팅겨버리는거죠. 그사이에 수평으로 쭉 가는거구요.

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그러면서 일부 젖고 마찰로 운동에너지를 잃고 하면 물속으로 들어가버리죠. 무게가 물분자간의 결합을 끓는데 충분히 힘이 전달될 시간이 생겨서요.

Answer 4

안녕하세요. 이영준 과학전문가입니다.

가볍고 편평한 돌을 빠르게 날리면

물에서 물수제비가 튀게 되는데요

이것은 물의 표면장력때문에 일어나게 되는 현상입니다

표면장력때문에 마치 단단한 표면과 같은 효과를 내게되는것입니다