마찰력은 어떻게 생기고 무슨힘인지 알고 싶어요!
안녕하세요! 마찰력에 대해서 알고 싶어서 질문드리는데요! 마찰력은 어떻게 생기는 힘이고 어떻게 발견하게 되었을가요? 마찰력에 대해서 잘아시는 과학 전문가분들 알려주세요!
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
마찰력은 물질이 다른 물질에 맞닿은 채 미끄러져 움직이거나 움직이려 할 때, 이를 방해하는 힘이다. 항상 물질을 움직이게 만드는 힘과 반대 방향이며, 물질이 움직이는 평면과 평행한 방향으로 작용한다.
물질이 다른 물질의 표면 위를 미끄러져 갈 때 마찰력에 의해서 물질이 가진 운동 에너지가 열로 변환되며, 외부에서 에너지가 공급되지 않는 한 운동 에너지는 0으로 줄어든다. 즉 물체가 멈춘다. 마찰력에 의해 물질의 표면은 마모된다.
2. 마찰력의 원인[편집]
사실, 물체의 표면을 분자 단위로 보게 되면 엄청나게 불규칙해서 물체와 물체끼리 접촉할 때에는 겉보기 넓이보다 극도로 적은 면(전체 면적의 약 1/300)만의 접촉이 이루어진다. 이 때 이 하나하나 작은 입자들끼리 직접 부딪히면 응착(Cold welding)이란 현상이 일어난다. 분자들끼리 직접 부딪히는 상황에서는 분자들 차원에서 전자를 공유하는 공유 결합이 일어나 새로운 분자로 변해 붙어버리는데, 어떠한 처리도 안 하고 그냥 붙이게 되면 붙는 입자보다 붙지 않는 입자의 수가 월등히 많기 때문에 붙어봤자 어느 정도의 힘만 가해도 떼어낼 수가 있게 되는 것.[1] 운동 마찰력이 정지 마찰력보다 작아지는 이유도 분자끼리 냉용접할 수 있는 시간이 거의 없기 때문이며 육안 상 거의 균일한 표면에서도 운동 마찰력이 불규칙적으로 측정되는 이유도 실제로 부딪히는 접촉면의 넓이가 무작위이기 때문이다.
그렇기 때문에, 이론적으로만 가능하지만 만일 두 물체의 표면에 있는 모든 분자가 붙어버리면 못 뗀다. 인위적으로 이러한 현상을 이용해 가열하지 않고 물체를 붙이는 기법도 개발되었다. 반대로 단 하나의 분자면만 접촉한다면 압력을 통해 물체를 절단시켜 버릴 수도 있다. 압력은 접촉면적에 반비례하므로 접촉면적이 극도로 작아진다면 면적 당 가해지는 압력은 극도로 커지게 된다. 따라서 큰 힘을 들이지 않고도 분자 사이의 결합을 끊어버릴 수 있게 되기 때문이다.
하지만 위 냉용접이론에도 한계는 존재한다. 만일 어떠한 물체가 바닥과 분자단위로 결합되어 있다면, 우리는 그것을 바닥으로부터 분리할 때 저항을 느껴야할 것이다. 하지만, 실제론 그렇지 않다. 그리고 기타외 다른 마찰력 이론 또한 한계가 정해져있기에 아직 마찰력의 정확한 원인은 알려지지 않았다고 보는 게 옳다.
안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.
예전 학교에서는 표면이 거칠기 때문에 마찰이 일어난다고 했었습니다.
하지만 이는 마찰력의 매우 작은 부분입니다.
마찰력의 가장 큰 원인은 냉용접상태(Cold Weld)입니다.
냉용접상태는 접촉면에 접촉하는 면 각각에 있는 분자가 너무나 가까이 있어 분사 사이에 발생한 응집력이 원인입니다.
두 물체를 접촉 시켜 놓으면 울퉁불퉁한 표면 중 많은 접촉면이 순간적으로 냉용접 상태로 달라 붙습니다.
물체가 미끄러지면서 이런 용접이 파열되어 나가고 새로 부딪치는 곳에서는 새로운 냉용접이 일어납니다.
그리고 다시 파열되고 다시 붙고를 반복하는 것이죠.
마찰력은 이렇게 냉용접 된 부분이 갈려 나가면서 발생합니다.
안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.
마찰력은 물체와 물체간 힘이 작용할 때 그 힘에 반대방향으로 작용하는 힘입니다.
마찰력은 물체간 현 상채를 유지하는 힘으로 발상합니다
마찰력은 물체가 서로 접촉하면 생기는 현상입니다.
물체가 접촉하는 방향의 수직 방향으로 힘이 가해질수록 마찰력은 더 세집니다.
