개미 같이 작은 곤충이 높은 빌딩에서 떨어져도 살 수 있는 이유가 궁금해요~
개미나 거미 등 작은 곤충이 높은 건물에서 떨어지는 경우에도 생존이 가능하다고 하던데요.
물리적인 낙하 과정에 어떤 과학적인 이유가 숨겨져 있나요?
8개의 답변이 있어요!안녕하세요. 이형민 과학전문가입니다.
개미의 경우 무게가 많이 작습니다. 따라서 중력가속도가 적용되지 않으며, 높은곳에서 추락해도 큰 충격을 받지 않는다고 합니다.
안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.
먼저 작은 곤충들은 우리가 생각하는 것보다 훨씬 가벼운 몸무게를 가지고 있습니다. 그래서 높은 곳에서 떨어져도 빠르게 낙하하는 속도가 느립니다. 이는 뉴턴의 운동 법칙에 따라 질량이 작을수록 낙하 속도가 느려지는 것과 같은 원리입니다.
그리고 작은 곤충들은 낙하하는 동안 몸을 펼치고 날개를 벌리는 등의 자세를 취하여 공기 저항을 줄이는 방법을 사용합니다. 이렇게 하면 낙하 속도가 더욱 느려지고 충격을 완화하여 생존 가능성을 높일 수 있습니다.
그리고 작은 곤충들은 몸이 유연하고 강력한 근육을 가지고 있어서 낙하하는 동안 충격을 흡수할 수 있습니다. 이는 우리가 떨어져도 바닥에 부딪히면 충격을 받아 다치는 것과는 달리 작은 곤충들은 몸을 유연하게 휘어 충격을 완화할 수 있기 때문입니다.
작은 곤충들은 높은 곳에서 떨어지더라도 몸의 비율이 크기 때문에 우리가 떨어져도 느끼지 못하는 작은 충격을 느끼게 됩니다. 이는 작은 곤충들이 높은 곳에서 떨어져도 생존할 수 있는 또 다른 이유입니다. 그리고 작은 곤충들의 몸의 비율이 크기 때문에 우리가 느끼지 못하는 작은 충격을 느끼게 되어 생존 가능성을 높일 수 있습니다. 감사합니다.
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안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.
개미등은 그 무게가 너무 가볍기 때문에 낙하하여 바닦에 충돌시 그 충격이 매우 작다고 합니다.
또한 가볍기 때문에 공기의 저항으로도 낙하 속도가 줄어드는 것으로 알고 있습니다.
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.
개미나 거미는 몸무게 자체가 작아서 높은 곳에서 떨어질때 공기의 저항을 받으면서
낙하하는 속도가 크게 감소합니다.
곤충의 작은 크기가 최대 낙하속도에 영향을 미치는대 공기저항이 상대적으로 크게 작용해서 낙하속도가 느려집니다.
또한, 곤충의 작은 체중과 넓은 표면적으로 인하여 공기 저항이 크게 작용합니다.
곤충의 몸도 충격을 잘 흡수하게 진화가 되어있습니ㅏㄷ.
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안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
개미는 다른 많은 곤충과 마찬가지로 상대적으로 질량이 적고 몸집이 작기 때문에 큰 동물에 비해 넘어져 다칠 가능성이 적습니다. 또한 개미는 공중에서 몸의 위치를 조절할 수 있고 착지 위치를 조절할 수 있어 안전하게 착지할 수 있습니다.
개미가 높은 건물에서 떨어지면 본능적으로 다리를 벌리고 더듬이를 사용하여 공중에 방향을 잡습니다. 이를 통해 개미는 몸 위치를 제어하고 착지 위치를 조정하여 발로 착지할 수 있습니다.
몸을 덮고 있는 단단한 외피인 개미의 외골격도 낙상 시 개미를 보호하는 데 도움이 됩니다.
우리가 접하는 개미는 약 3mm에서 1cm 정도로 작은 몸집을 지니고 있습니다.
몸무게는 1g도 되지 않는 약 0.5g이라는 작은 질량을 가지고 있어요.
또한, 개미의 몸은 머리, 가슴, 배로 나뉘며 냄새와 맛을 아는 더듬이와 잘 보이지 않는 겹눈 두 개가 있습니다.
그리고 여기서 신기한 특징이 하나 있는데, 그것은 바로 개미는 배자루마디라는 기관이 있어서 몸을 자유롭게 구부렸다 펼 수 있는 능력을 갖추고 있다는 점입니다.
또한, 사람 눈에는 잘 보이지 않지만, 온몸을 아주 미세한 털이 뒤덮고 있다는 특징도 가지고 있죠.
이런 개미의 신체적 특징이 높은 곳에서 떨어져도 무사할 수 있는 이유와 과연 어떠한 관계가 있을까요?
개미가 계단에서 떨어지는 상황과 사람의 경우와 비교해 설명해보도록 하겠습니다.
개미를 5mm로, 계단 하나의 길이는 약 12cm라고 가정해보자면, 계단의 높이는 개미의 몸길이의 약 24배가 됩니다.
이를 신장 170cm, 60kg인 사람에게 단순 적용해보게 되면 약 41m, 15층 높이의 빌딩에서 뛰어내리는 것으로 생각할 수 있는데요.
중력가속도를 9.8㎨라고 가정했을 때 41m 높이에서 떨어진 지면에 닿기 직전의 사람의 속도를 계산해보면 v=루트 2gh 약 28.3m/s라는 엄청난 속도가 됩니다.
지면에 닿는 순간 사람의 속도는 0이 되면서 이 순간 사람이 받는 충격량은 지면에 닿기 직전에 가지는 사람의 운동량의 크기와 거의 같아지게 되죠.
이 정도의 충격은 5kg의 볼링공이 시속 1,222km/h로 날아와 우리 몸에 부딪히는 것과 같은 충격이니, 이 충격을 받고, 살아남기는 힘들겠죠?
이제, 개미의 경우에서 생각해볼게요.
계단 한 칸의 높이는 12cm.
개미의 몸무게는 0.5g입니다.
12cm 떨어진 지면에 닿기 직전의 개미가 갖는 속도는 약 1.5m/s입니다.
지면에 닿는 순간 개미의 속도도 0이 되면서 개미가 가지고 있었던 지면에 닫기 직전의 속도만큼의 운동량을 충격량으로 받게 됩니다.
계산해보면 1.5x 0.5x 10 -3 [kg m/s] = 7.5x10 -4 [kg m/s]만큼의 충격량을 받는 것이죠.
이를 사람이 받는 충격량과 비교해보면 무려 226만 배 정도의 차이가 나는 건데요.
무거운 생물체가 떨어지게 되면 중력의 영향으로 속도가 빠르게 증가하지만, 상대적으로 가벼운 개미는 질량 자체가 작아서 공기저항의 영향을 많이 받게 되면서 떨어지는 속도도 느려지고 질량도 작기 때문에 운동량 자체가 적어져 떨어진 후의 충격도 크지 않은 것이랍니다.
그리고 개미는 자신의 몸무게보다 많게는 약 5천 배 이상의 무게를 들 수 있다고 하는데요,
그 이유는 효율적으로 무게를 분산시킬 수 있는 기하학적 신체구조로 되어 있기 때문이라고 합니다.
개미는 외골격이라는 딱딱한 피부로 되어있으며, 이것은 3층으로 나뉘어 바깥쪽은 표피, 그 아래는 진피, 안쪽에는 기저막으로 구성되어 있는데요.
이러한 구조는 뼈를 대신할 만큼 견고하게 조직되어 있어서, 높은 곳에서 떨어져도 충격을 잘 분산시켜 몸에 이상이 없는 것이랍니다.
전매특허의 신체 능력과 최소의 충격량으로 개미는 계단뿐만 아니라 더 높은 곳에서 떨어져도 죽지 않을 수 있답니다.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
1. 체구와 무게: 작은 곤충들은 체구가 작고 무게가 가벼워서 공기 저항이 적습니다. 이로 인해 떨어질 때에도 상대적으로 느린 속도로 떨어지며, 충격이 덜 가해집니다.
2. 낙하 동작: 작은 곤충들은 낙하 동작을 사용하여 떨어지는 동안 몸을 퍼뜨리거나 날갯짓을 하여 공기 저항을 더욱 줄입니다. 이로 인해 낙하 속도가 더욱 감소하고, 충격이 완화됩니다.
3. 외골격 구조: 작은 곤충들은 강한 외골격을 가지고 있어서 몸을 보호할 수 있습니다. 외골격은 충격을 흡수하고, 내부 기관을 보호하는 역할을 합니다.
4. 생존 반사: 작은 곤충들은 낙하하는 동안 몸을 긴장시키고 균형을 유지하는 생존 반사를 가지고 있을 수 있습니다. 이는 떨어질 때에 몸을 안정시켜 충격을 완화하는 역할을 합니다.
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
작은 곤충이 높은 건물에서 떨어지는 동안 공기 저항이 크게 작용하기 때문에, 낙하 속도가 지수 함수적으로 감소합니다. 즉, 낙하 거리가 증가함에 따라 낙하 속도는 점점 느려집니다. 또한, 작은 곤충은 몸이 유연하여 충격을 분산시킵니다. 따라서, 낙하 시에도 몸이 찌그러지거나 골절되지 않아 부상을 입을 가능성이 줄어듭니다.
안녕하세요. 박준희 과학전문가입니다.
낙하는 결국 위치에너지가 운동에너지로 바뀌는것인데 위치에너지는 질량에 비례합니다.
이는 즉 개미의 질량이 낮아 충격을 주는 운동에너지또한 낮은거죠.
