물수제비는 어떤 원리로 돌이 물 위에서 여러번 튈 수 있나요?

Question

납작한 돌을 물에 던지면 한번에 가라앉지 않고 여러번 물 위에서 튀는 것을 물수제비라고 하는데요, 물수제비는 어떤 원리로 돌이 물 위에서 여러번 튈 수 있나요?

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

물수제비는 돌이 물 위에서 여러 번 튈 수 있는 물리적인 원리로 인해 가능합니다. 이 원리를 유명한 물리학의 법칙인 "아르키메데스의 원리"라고 합니다.

아르키메데스의 원리는 물에 잠긴 물체에 작용하는 부력에 관한 원리입니다. 물에 잠긴 물체는 물의 밀도와 부력의 크기가 같아질 때까지 주어진 방향으로 상승하게 됩니다. 이를 통해 돌이 물 위로 튈 수 있는 것이죠.

물수제비에서 돌은 물 위에 놓인 상태에서 물에 밀려 튀어오르게 됩니다. 돌이 튈 때 물 위로 튀어오르기 위해서는 돌의 밀도가 물의 밀도보다 작아야 합니다. 이렇게 돌의 부력이 물의 중력보다 크면 돌은 물 위로 튈 수 있게 되는 것이죠.

Answer 2

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

물수제비는 돌이 날아가는 각도와 돌의 바닥면이 물과 접촉하는 면적, 그리고 돌의 무게가 중요합니다.

납작한 돌을 약 20도 정도 비스듬히 빠른 속도로 물에 던지면 돌의 앞머리가 물에 부딪히면서 물을 밀게 되면서 충돌에 참여하는 물의 양이 많아지게 되고, 그 결과 돌은 무거운 물체와 충돌하듯 충분한 수직 반발력을 얻게 돼 위로 튀어 오르게 되는 것입니다.

이 현상이 연속으로 발생하고 결국 반발력보다 돌의 무게가 커지는 순간 물에 가라앉게 되는 것이죠.