물수제비의 원리가 궁금합니다.

Question

물수제비의 원리가 궁금합니다.

돌이 통통 튀면서 날라가는 원리와 사람이나 다른 더 큰 질량을 가진 물체도 같은 원리를 적용시키면 똑같이 튀어지는지 궁금해요

Answer 1

안녕하세요. 과학전문가입니다.

고체는 분자 간의 결합이 단단하고, 액체는 분자 간의 결합이 고체와 비교했을 때 비교적 느슨합니다. 따라서 고체(돌)와 액체(물)가 충돌하면 고체가 액체를 파고드는 것이 일반적입니다.​

근데 돌을 비스듬히 던지면 순간적으로 물과 접촉하는 표면적이 넓어지고, 충돌 면에 한해서 액체 분자가 고체 분자보다 결합력이 강하게 작용할 수 있는데요. 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

Answer 2

물수제비는 물에 떠 있는 작은 돌이나 다른 물체가 물방울의 표면장력에 의해 고체 상태로 된 것처럼 보이는 현상입니다. 이는 물방울의 표면장력이 물체에 작용하여 물방울이 돌 또는 다른 물체를 덮게 되면서 발생합니다. 이 때 물방울과 돌 또는 물체 사이에 생기는 공기층이 작용하여 물체가 물방울 표면에서 튀어오르는 것처럼 보이게 됩니다. 이 원리는 물이나 다른 유체에 떠 있는 작은 물체뿐만 아니라, 대부분의 물체에도 적용될 수 있으며, 질량이 더 큰 물체일수록 더 큰 힘이 필요하게 됩니다.

Answer 3

안녕하세요. 허재원 과학전문가입니다.

물의 표면장력과 돌맹이의 무게 방향이 중요합니다

물의 표면은, 물분자들끼리 잡아당기고 있는 표면장력이 있습니다. 거기에 돌을 던지면 일시적으로 잡아당기고있는 표면장력이 짧은 시간동안 돌의 무게보다

크기 때문에 물의 반발력으로 팅겨 집니다.

그 사이에 수평으로 쭉 가다가 마찰에 의해

속도가 줄고 돌의 무게가 아래로 방향이 바뀌면 가라 앉습니다

Answer 4

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.

즉 표면장력이 돌을 튀게 합니다.

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