물로 단단한 물질을 자르는 것은 어떤 원리 일까요?
물은 액체임에도 단단한 물질을 자를 수 있다고 들었습니다.
지구 상에서 가장 단단한 물질이라는 다이아몬드나 강철같은 것들이요.
어떻게 이런 일이 가능한걸까요?
무슨 원리가 있나요?
7개의 답변이 있어요!안녕하세요. 김찬우 과학전문가입니다.
물로 단단한 물질들을 자르는 기기를 워터젯 이라고 합니다. 워터젯의 원리는 물의 압력을 4,000 BAR(60,000 PSI)까지 만들어 내는 초고압 펌프를 이용해 두께 0.01mm 이상~200mm 이하의 소재를 미세한 노즐(직경: 0.1mm; 0.004")을 통해 분사시켜 초당 900mm의 빠른 속도 에너지를 이용한 물리적 힘과 마찰력을 이용하여 소재를 절단하는 기술입니다. 물방울이 돌에 떨어져서 돌에 구멍이 뚫리는 원리를 압축하고 가공해서 만든 기술로 이해하시면 좋겠습니다.
도움이 되셨다면 추천과 좋아요 부탁드리겠습니다:)
안녕하세요. 이만우 과학전문가입니다.
워터젯을 말씀하시는것 같은데요..
워터젯은 일반적인 물에다가 미세한 미네랄성분이나 입자성 모래가루 같은것을 혼합하여 사용하는 경우가 많은데요
이런 물 절단기는 고압의 물을 사용하는 것이 기본이며 1mm내외의 구경을 1000~4000bar까지의 고압으로 통과시켜서
수압을 통해 물질을 절단한다는 개념입니다.
고압 펌프를 통해 물을 압축하고, 작은 노즐로 물을 분사하는데 이때의 물 스트림은 속도와 압력이 매우 높아서 강력한 절단력을
발생시키게되어 강철뿐 아니라 공업용 다이아몬드까지 절단 할 수 있답니다.
물론, 절단되는 물질과 규격, 물절단기에 사용되는 구성요소에 따라 다소 차이는 있지만 강력한 절단 도구인것은 사실입니다.
다만, 모든 강철을 무조건 자른다기 보다는..강도나 두께, 구조 등에 따라 한계가 있을 수 있답니다.
이런 고압의 스트림으로 인해 안전사고의 위험도 있는바, 반드시 적절한 방어장비를 착용하고 절차에 맞게 작업을 해야 합니다.
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
물은 액체이지만, 단단한 물질을 자를 수 있는 이유는 압력 때문입니다. 물은 압력을 받으면 부피가 줄어듭니다. 이때, 물 분자의 간격이 좁아지면서, 물 분자 사이의 결합력이 증가합니다. 이 결합력이 단단한 물질을 자를 수 있는 힘을 제공합니다. 다이아몬드나 강철 같은 단단한 물질은 물 분자 사이의 결합력보다 결합력이 강합니다. 그러나, 물은 압력을 가하면 결합력이 증가하기 때문에, 단단한 물질을 자를 수 있습니다. 물은 압력을 가하는 방법에 따라 단단한 물질을 자를 수 있습니다
물로 단단한 물질을 자르는 것은 주로 두 가지 주요 원리에 의해 이루어집니다: 압력 및 마찰.
압력: 물은 압력을 가할 때 매우 강력한 힘을 발생시킬 수 있습니다. 물의 분자들이 서로 밀집되어 있고 움직이는 속도가 높을 때, 물의 힘이 더 강력해집니다. 물의 압력은 고속 스트림으로 향하는 물 분자들이 표면에 충돌할 때 발생하는 힘으로 인해 물체의 표면을 침투하고 파괴할 수 있습니다.
마찰: 물이 물체의 표면을 자를 때 마찰력이 작용할 수 있습니다. 물 분자들이 물체의 표면을 마주할 때 생기는 마찰력은 물체를 부드럽게 절단하거나 표면을 갈아내는 데 도움이 될 수 있습니다.
이러한 원리들은 저항력이 높은 물질도 물로부터 분리하거나 절단하는 데 사용될 수 있습니다. 그러나 물로 모든 단단한 물질을 자르거나 절단하는 것은 가능하지 않을 수도 있으며, 물의 힘과 마찰력은 자를 대상 물질의 특성과 물의 상태에 따라 영향을 받을 수 있습니다.
안녕하세요. 주영민 과학전문가입니다.
단위 면적당 힘이 중요한데,
물을 매우 얇게 그리고 빠른 속도로 발사하면
단위면적당 엄청난 힘이 미치게 됩니다 .
그 힘으로 금속을 자를수있게 되는 겁니다.
안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.
물은 압력을 가하고 마찰력을 발생시키는 능력이 있습니다. 이를 이용하여 물로 단단한 물질을 자를 수 있습니다. 예를 들어, 물을 고속으로 분사하여 물의 압력과 마찰력을 이용하여 물질을 절단하는 고압 물 스트림을 사용하는 워터젯이 있습니다
안녕하세요. 박정철 과학전문가입니다.
물이 충분한 압력과 마찰을 가하면 일부 물질은 점진적으로 파괴되고 분리될 수 있습니다. 물 분자들이 고속으로 흐르며, 표면에 부딪히고 각각의 입자 사이를 침투하면서 압력을 가합니다. 이러한 작용은 잘 적용된 경우에는 경도가 낮은 물질이나 연속성을 가진 소재를 상대적으로 쉽게 절단할 수 있게 해줍니다.
그리고, 빠른 스트림 형태의 높압 물은 에너지를 전달하여 대상물질의 결합력을 깨뜨리고 분리시킵니다. 이러한 프로세스는 고압 워터젯이나 수중 컷팅 도구 등에서 사용됩니다. 에너지 전달은 대상물질 내부의 결합력을 극복하고 그것들을 파괴하는 역할을 합니다.