개미가 높은곳에서 떨어져도 왜 죽지 않는건가요?
높이로 치자면 개미한테는 사람 키정도 높이는 정말 높지 않나요?
개미가 높은곳에서 떨어져도 왜 죽지 않는건가요? 궁금합니다..
1개의 답변이 있어요!안녕하세요. 목마른물개284입니다.
개미는 약 3mm에서 1cm 정도로 작은 몸집을 지니고 있습니다. 몸무게는 약 0.5g으로 질량 역시아주 작습니다. 이런 신체적 특징을 가진 개미가 계단에서 떨어지는 상황을 사람의 경우와 비교해봅시다. 개미를 5mm로, 계단 하나의 길이는 약 12cm라고 가정합니다. 계단의 높이는 개미의 몸길이의 약 24배가 됩니다. 이를 신장 170cm, 60kg인 사람에게 적용해서 계산해보면 약 41m, 15층 높이의 빌딩에서 뛰어내리는 것과 같습니다.
중력가속도를 9.8㎨라고 가정했을 때 41m 높이에서 떨어진 지면에 닿기 직전의 사람의 속도는 v=루트 2gh입니다. 약 28.3m/s라는 엄청난 속도입니다. 지면에 닿는 순간 사람의 속도는 0이 되면서 이 순간 사람이 받는 충격량은 지면에 닿기 직전의 운동량 크기와 거의 같습니다. 이 정도의 충격은 5kg의 볼링공이 시속 1,222km/h로 날아와 우리 몸에 부딪히는 것과 같은 충격입니다.
이제, 개미의 경우에서 생각해봅시다. 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. 계산해면 1.5x 0.5x 10 -3 [kg m/s] = 7.5x10 -4 [kg m/s]만큼의 충격량을 받는 것입니다.
개미가 받는 충격량을 사람이 받는 충격량과 비교해보면 무려 226만 배 차이가 납니다. 아래로 떨어지는 물체는 질량, 떨어지는 높이, 중력가속도에 비례해 힘을 받습니다. 이때 공기의 저항도 작용합니다. 중력과 공기 저항력이 균형을 이루면서 물체의 낙하는 더 빨라지지 않는 등속도 운동이 됩니다.
이때의 속도를 '종단속도'라고 합니다. 물체의 질량이 클수록 종단속도도 커지게 되는데 개미는 워낙 질량이 작아서 중력이 공기 저항력보다 크지 않습니다. 공기저항의 간섭을 많이 받으면 그만큼 종단속도가 느려지기 때문에 높은 곳에서 떨어져도 다치지 않는 것입니다. 하지만 사람처럼 무거운 물체가 떨어지면 아무리 공기저항을 감안해도 큰 질량만큼 속도가 빠르게 떨어집니다.
그밖에도 개미의 여러가지 신체적 특징들은 개미를 추락사를 방지해줍니다. ‘배자루마디’라는 기관은 개미의 몸을 자유롭게 구부렸다 펼 수 있게 해줍니다. 사람의 눈에는 잘 보이지 않지만 온몸을 뒤덮는 아주 미세한 털도 있습니다. 또 개미는 자신의 몸무게보다 약 5천 배 이상의 무게를 들 수 있는데 효율적으로 무게를 분산시킬 수 있는 기하학적 신체구조 덕분입니다. 개미는 외골격이라는 딱딱한 피부로 되어있으며, 이것은 3층으로 나뉘어 바깥쪽은 표피, 그 아래는 진피, 안쪽에는 기저막으로 구성되어 있습니다. 이러한 구조는 뼈를 대신할 만큼 견고하게 조직되어 있어서, 외부의 충격을 잘 분산시킵니다.
정리하자면, 개미는 충격량을 가볍게 스킵해버릴 정도로 작은 질량, 어떤 곤충보다도 강력하고 견고한 신체구조를 갖추고 있어 까마득히 높은 곳에서 떨어져도 죽지 않을 수 있었습니다.답변이 도움이 되셨다면 다른 분들도 같이 지식을 나눌 수 있도록 돕는 추천 버튼이 아래에 있습니다. 감사합니다.