물수제비의 원리에 대해서 알고 싶어요.

Question

물 위로 돌을 던져 물을 튀기면서 돌이 물위로 튀듯이 나가는 것을 물수제비라고 하던데,

굉장히 잘하는 사람들도 있던데 이런 물수제비 원리는 어떻게 되는 건지 알 수 있을까요?

의로운청설모283 · Accepted Answer

코헨 효과: 물수제비는 코헨 효과라고도 알려져 있습니다. 코헨 효과는 물의 특성 중 하나인 표면장력과 관련이 있습니다. 표면장력은 물 분자 간의 인력으로 인해 액체 표면을 유지하는 힘입니다. 물수제비에서는 물이 표면에 닿으면 표면을 따라 흐르면서 표면장력이 작용하여 비스듬히 내리게 됩니다.카베니 효과: 물수제비에서는 물이 표면을 따라 흐르면서 속도가 점차 증가하는 현상이 관찰됩니다. 이는 카베니 효과라고도 알려져 있습니다. 카베니 효과는 물이 표면을 따라 흐를 때 마찰력이 작용하여 속도가 증가하게 되는 현상입니다.화살표 형태의 물 흐름: 물수제비에서 물은 표면을 따라 흐르면서 화살표 모양의 흐름을 형성합니다. 즉, 물이 위로 향하는 뾰족한 부분에서는 표면을 밀어내는 힘이 작용하여 흐름이 빨라지고, 아래로 향하는 둥근 부분에서는 표면장력에 의해 흐름이 완만해지게 됩니다.

하얀도화지113 · Answer

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.물수제비는 중력과 표면장력을 이용하여 물 위에 떠다니는 작은 물고기입니다. 물수제비가 물 위에 떠다니는 원리는 '버빈현상'과 '히스토그램 현상'에 기인합니다.물수제비는 머리 위쪽에 있는 작은 물방울에 공기를 저장하고 있습니다. 이 공기는 물수제비가 물 속에서 움직일 때, 머리 위쪽의 물방울을 통해 배출됩니다. 이때, 물방울과 물 사이에 생기는 공기의 이동으로 인해 버빈현상이 일어납니다.버빈현상은 물과 공기의 경계면에서 압력이 감소하면서 발생하는 현상으로, 물수제비의 머리 위쪽의 물방울과 물 사이에서 일어납니다. 이 과정에서 물수제비의 머리 위쪽에는 흡입력이 발생하게 되고, 이를 통해 물수제비는 물 위에 떠다닐 수 있게 됩니다.

똑똑한저어새12 · Answer

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.물수제비는 돌을 물에 비스듬히 던져 물의 표면장력을 이용하여 물 위에 튀게 만드는 겁니다 돌이 물에 닿으면 돌의 앞부분이 물을 밀어내고 이때 돌과 물이 접하는 면적에 표면장력이 작용하여 돌을 위로 튕겨 올리는겁니다

xcute4 · Answer

안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.고체의 경우 분자 간의 결합이 단단하고 액체는 분자 간의 결합이 고체보다는 느슨하다고 합니다.그래서 고체인 돌과 액체인 물이 만나게 되면 고체가 액체를 파고듭니다.그러나 납작한 돌을 비스듬하게 던지게 되면물과 접촉하는 표면적이 넓어지고 충돌하는 부분(면)을 보면액체 분자가 고체 분자보다 결합력이 강하게 작용할 가능성이 크다고 합니다.결과적으로는 표면적이 넓어짐으로 인해 돌이 물속으로 파고들지 못하게 되고 튕기는 현상을 보이는 것입니다.그래서 돌을 회전시키게 되면 평평한 면이 안정적으로수평을 유지할 수 있는 능력이 생겨서 계속 튕길수 있는 것이라고 합니다.

럭스마가린 · Answer

안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.사람이 건널 수는 없을 거 같고요 원래는 돌이 가라앉아야 되는데 돌이 수평으로 물에 닿으면 물이 돌을 튕거내게 됩니다 회전을 걸었을때 물수제비라 잘 되는 이유는 회전하는 동안은 그 축을 유지하기 때문에 회전이 돌이 물과 수평으로 닿는 것을 도와주어서입니다 자이로스코프 생각하시면 됩니다물수제비는 둥글고 얄팍한 돌을 강하게 던져서 물 위로 튕기는 놀이를 말합니다.  근데 어떻게 돌이 물 위에서 튕기는 걸까요?​프랑스의 물리학자인 리데릭 보퀘트교수가 쓴 논문자료를 보면 보퀘트 교수님은 돌이 날아가는 속도와 몇 번 회전했는지를 알면 돌이 물 위에서 몇 번을 튕길 수 있는지 계산할 수 있는 방정식을 구했다고 합니다. 이를 근거로 돌이 날아가는 속도와 회전력이 중요하다고 주장했는데 보퀘트 교수는 이 연구에서 멈추지 않고 크리스토포 클라넷 박사와 물수제비에 관한 공동연구를 진행하였다고 합니다.​ 그들은 알루미늄 원반을 지름 2m의 연못에 자동으로 발사하는 장치를 만들고 고속 비디오 카메라로 원반이 수면에 부딪히는 순간을 촬영했습니다.  그리고 반복 실험을 통해 둥글고, 납작하고, 지름이 5cm인 돌이  초속 2.5m 이상의 속도로 수면과 20도의 각도로 유지할 때 물 위에서 가장 잘 튕긴다는 결과를 얻었습니다.  추가로 20도 보다 작은 각도에서는 돌이 수면과 너무 많이 접촉해서 운동 에너지가 감소해 잘 튕기지 않았고 20도 보다 큰 각도에서는 돌이 튕기는 각도가 점점 커지면서 물에 가라 앉았고 45도 보다 큰 각도에서는 물속에 바로 잠겼다는 결과도 얻었다고 합니다. ​

느긋한칼새269 · Answer

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.돌이 물 위에서 튀기기 위해서는 일정한 속도와 각도가 필요합니다. 돌이 물 위에서 튀기면서 발생하는 역학적인 원리는 운동량 보존 법칙과 저항력입니다. 돌이 물 위에 닿을 때, 물 위에 표면장력으로 발생하는 저항력은 돌의 운동을 저항하게 되고, 돌은 반작용으로 물 위로 튀어오릅니다. 이때, 돌의 속도와 각도가 적절하게 조절되어야 바운드가 가능합니다.