ㆍ작성자 류성철 ㆍ작성일 2007/01/17 (수)

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구름이나 안개속의 물방울이 지면으로 떨어지지 않는 이유는 무엇일까? 류 성 철 안개는 지면가까이에 형성된 구름이라 할 수 있다. 구름을 뚫고 비행는 것은 안개속을 운전하는 것과 아주 흡사하다. 안개는 습한 공기가 지면과 가까운 곳에서 냉각될 때 형성된다. 예를 들면 바다나 호수위로부터 불어온 습한 공기가 차가운 육지를 지나갈 때 수증기가 냉각되면서 수증기의 일부가 응결되어 안개가 생기는 것이다. 따뜻한 공기는 대류에 의해 상승하는데 공기가 상승하면 팽창하게 되고 팽창하면 냉각된다. 냉각이 이루어지면 수증기 분자들은 충돌후 서로 달라붙게 된다. 수증기 분자보다 더 크고 속력이 느린 입자나 이온들이 있다면 수증기는 이 입자나 이온에 의해서 계속 응결하게 되고 마침내 구름이 생기게 된다. 빗방울은 떨어지는데 구름과 안개의 물방울은 왜 지면으로 떨어지지 않는가. 물방울들 먼지처럼 아주 작다면 이들의 종단속도역시 아주 작아 1cm/s정도에 불과하다. 이는 1m를 낙하하는데 100초 정도 걸린다는 것을 의미한다. 1cm/s의 느린 상승기류만 있어도 물방울은 공중에 떠있게 된다. 그러나 물방울이 커지면 종단속도 역시 커지고 상승기류의 속도보다 크면 마침내 지면으로 낙하하게 된다. 이것이 빗방울이다. 진공속에서 낙하하는 물체는 크기나 무게에 관계없이 속도는 같고 종단속도가 생기지 않는다.공기중에서는 낙하하는 물체에 공기저항이 작용한다. 공기저항은 주로 두가지 점에서 관계된다. 첫째로 낙하하는 물체의 크기 좌우된다. 즉 떨어지는 물체가 헤치고 나아가야 하는 공기의 양에 관계된다. 둘째로 낙하 물체의 속력에 관계된다. 다시 말해서 속력이 커질수록 단위시간 당 물체와 속력에 관계된다. 다시말해서 속력이커질수록 단위시간 당 물체와 충돌하는 분자수가 증가하여 분자충돌력도 커진다. 결과적으로 공기저항은 낙하하는 물체의 크기와 속력에 관계된다. 같은 고도에서 낙하산으로 낙하하는 남자와 여자를 생각하여보자. 남자가 여자보다 두 배 무겁고 똑같은 크기의 낙하산이 동시에 펴졌다고 가정하자. 낙하산의 크기가 같으므로 같은 속력에서 낙핫에 작용하는 공기저항은 같다. 누가 먼저 지상에 도달할까? 무거운 남자?아니면 가벼운 여자? 종단속도가 큰 사람이 먼저 지상에 도달한다.첫째로 낙하산의 크기가 같으므로 각 낙하산의 종단속력은 같다. 따라서 두 사람은 동시에 지상에 도달할 것이다. 그러나 공기저항은 속력에도 관계되므로 이와같은 일은 일어나지 않는다. 가벼운 여자가 먼저 힘의 평형상태에 도달는 반면에 남자는 계속가속되어 더 큰 속력을 갖게된다. 공기 저항이 보다 무거운 낮의 무게를 지탱해야 하므로 여자보다 남자가 더 빨리 떨어진다. 무거운 사람이 더 큰 종단속도를 갖게되므로 무거운 사람이 먼저 지상에 떨어진다. 한겨레신문/신나는 과학 42

요다 2010-08-04 10:33	정말 못했다.ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ 내가 발로 써도 이것보다는.. 우리 동생도 쓰겠음..

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