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떨어지는 빗방울은 강낭콩 모양이다.
 Science Column
신나는 과학 칼럼
작성자 류성철
작성일 2007/01/17 (수)
ㆍ추천: 0  ㆍ조회: 4680      
떨어지는 빗방울은 강낭콩 모양이다.
현 종 오

떨어지는 빗방울은 흔히 알고 있는 물방울 모양이 아니다. 우리들은 흔히 떨어지는 물방울을 아래가 둥글고 위 끝은 날렵하게 뻗친 모양으로 알고 있다. 그러나 이것은 사실이 아니다. 결론부터 말하자면 실제 모양은 엎어진 강낭콩 모양과 비슷하다. 그런데 우리들은 왜 실제와는 상관없이 물방울 모양으로 기억하고 있는 것일까?
수도꼭지를 조절하면서 한방울씩 떨어뜨려 보자. 꼭지를 조심스럽게 틀어 물이 모이면 방울이 점점 커지다가 &53381;내 중력을 이기지 못하고 떨어진다. 이 때 떨어지는 물방울은 정호한 공모양이 된다. 수도에서 덜어져 나온 물방울은 공기중을 통과하면서 공기하고만 접촉하게 된다. 이 때 물은 공기와 닿는 면적을 최소한으로 줄이려고 하는 성질이 있기 때문에 그 목표를 실현하여 정확한 공모양이 된다. 빗방울도 처음 떨어질 때는 공모양이지만 서로 다른점은 물방울이 얼마가지 않아 바닥에 떨어지는 반면 빗방울은 오랫동안 공기속을 통과하면서 떨어진다. 공기중으로 떨어지는 빗방울에는 중력가속도가 작용하기 때문에 점점 속력이 빨라지고 그럼에 따라 공기저항도 커진다. 그래서 빗방울의 모양을 결정하는 두 요소는 표면장력과 공기 저항이다. 여기에 빗방울의 크기가 작용해서 모양이 결정된다. 빗방울의 반경이 1mm이하일때는 표면장력이 공기저항보다 크게 작용하여 정확한 공모양을 이룬다. 그러나 빗방울의 반경이 점점 커짐에 따라 작용하는 중력이 커져 표면장력보다 공기저항이 더 크게 작용하게 된다. 그럼에 따라 빗방울의 바닥은 편평해지고 공기저항이 커지면 강낭콩의 오목한 부분이 생긴다. 빗방울의 반경이 4mm까지 커지면 바닥쪽 저항이 극적으로 커져 결국 빗방울은 가는 물이 선처럼 이어진 파라슈트 모양이 되다가 결국 작은 두방울로 나누어진다.
이처럼 빗방울의 모양이 복잡하게 변화되기때문인지 엉뚱한 모양이 빗방울의 상징으로 자리잡았나 보다. 이처럼 우리 주변에는 과학적 사실과는 관련없이 알려져 있는 잘못된 상식들이 우글거리고 있다.

한겨레 칼럼/신나는 과학 35
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2011-02-02 19:18
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