소금쟁이가 물위에 뜨는 원리는 무엇인가요?

Question

소금쟁이가 물위에 떠서 걷는 원리는 무엇인가요?

아무리 가볍더라고 무게가 있을텐데 어떠한 이유 때문에 물에 뜰수있는건지 알려주세요.

Answer 1

소금쟁이는 물의 표면장력으로 인해 물에 뜰 수 있습니다.

소금쟁이의 발이 물에 닿게 되면 물이 오목하게 들어가게 되고 표면적이 넓어집니다.

물의 표면장력에 의해 물이 소금쟁이의 발을 위로 밀어 올리면서

표면적을 줄이려고 해서 소금쟁이가 물에 뜰 수 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

물에는 표면장력이라는 물 분자간 서로 끌어당기는 힘이 존재합니다. 전기력을 기반으로 한 힘이죠. 컵에 물을 가득 따르고 난 뒤 조금 씩 물을 따라도 물이 바로 쏟아지지 않는 이유입니다. 이런 표면장력에 의해 물수제비도 가능한것입니다. 비스듬히 날아가는 돌멩이 입장에서 물표면이 마치 땅바닥처럼 결합력 있기 때문에 돌멩이가 물표면에 부딪혀 다시 튀어오를 수 있는 이유입니다. 소금쟁이도 물위에서 떠다닐수 있는 이유입니다.

Answer 3

소금쟁이는 분명 물보다 밀도가 큰데 물위에 떠서 이동할 수 있다. 이는 물의 표면에서 소금쟁이를 끌어당기는 즉, 밀도차에 의한 가라앉음을 이길 수 있는 힘이 작용하고 있다는 뜻이다.

만약 소금쟁이를 손으로 밀어 물의 표면에서 떨어지게 하면 소금쟁이는 분명 가라앉게 된다. 또 소금쟁이가 알코올에서는 가라앉는데 이 때 알코올 표면에서 작용하는 표면장력이 물보다 작기 때문이다.

바늘을 물 위에 띄우는 것도 표면장력을 이용한 것이다. 원래는 바늘이 밀도가 크기 때문에 물 속으로 가라앉아야 하지만 바늘을 물 위에 띄울 수 있다.

이 실험을 할 때에는 핀셋을 이용해 바늘을 수평으로, 가능하다면 물의 표면에 가깝게 유지한 뒤 살짝 떨어 뜨려야 한다. 바늘에 양초를 문지르고 하면 더 잘된다.

바늘을 물에 수직으로 떨어뜨릴 때 물을 꿰뚫게 되는데 바늘 끝과 같이 매우 작은 면적의 표면장력은 바늘을 뜨게 할 만큼 충분히 크기 않기 때문이다.

이와 달리 바늘을 수평으로 떨어뜨릴 때는 바늘이 물의 표면과 평행하게 되고, 물 표면의 면적이 많이 포함돼 바늘을 뜨도록 하기에 충분한 표면장력을 형성한다.

표면장력은 액체 표면의 수축성 때문에 생기고, 이런 수축성은 바로 분자의 인력에 기인한다.

분자의 관점에서 보면 물 속에 있는 분자는 이웃한 분자들의 인력 때문에 모든 방향으로 똑같이 끌리게 돼 결국 제자리에 머물게 된다. 하지만 표면의 분자에 작용하는 인력은 옆 또는 아래 방향만 있으므로 위 방향으로는 인력이 작용하지 않는다.

따라서 표면의 분자는 물 속으로 끌리게 되고 이로 말미암아 액체 표면은 가능한 한 작게 되려는 성질을 갖게 된다. 이에 액체 표면은 매우 얇은 막과 비슷하게 작용하고 가는 바늘이나 면도날이 물위에 뜨는 이유는 이러한 표면장력의 효과 때문이다.

결국 소금쟁이가 물 위를 자유롭게 돌아다닐 수 있는 것도 이같은 원리로 설명될 수 있다.