없는 게 없다는 무한도전… 최근 화제가 된 ‘동그란 물’이라는 밈도 알고 보면 무한도전에서 파생된 것이라고 하죠. ‘동그란 물’에 대한 호기심은 물에 관한 다른 질문들로 이어질 수 있습니다. 이른 아침 나뭇잎 위에 맺힌 이슬을 본 적이 있나요? 이슬은 어째서 구슬처럼 동그랗게 맺힐까요? 그러고 보니.. 물방울에는 왜 세모, 네모 모양이 없을까요?
이슬은 기온이 낮아지는 새벽에, 공기 중의 수증기가 응축하여 생긴 물방울입니다. 이 물방울이 동그란 모양을 유지할 수 있는 이유는 표면 장력의 작용 때문입니다.
액체는 형태를 자유롭게 바꿀 수 있지만 어느 정도 뭉치려는 성질이 있습니다. 각 물질의 분자들이 서로 끌어당기는 ‘분자 간 힘’을 가지고 있기 때문입니다. 유체처럼 움직이는 물질은 분자 간 힘이 표면의 면적을 되도록 작게 만들려는 방향으로 작용하는데, 이 힘을 계면 장력이라고 합니다. 액체일 때는 표면 장력이라고 합니다. 물은 액체 중에서도 표면 장력이 큽니다.
표면이 울퉁불퉁한 잎이 물을 튕겨 내고, 표면 장력에 의해 물방울이 동그래집니다. 연잎에 맺힌 물방울을 생각해 봅시다. 연잎 표면에는 많은 미세한 돌기가 있어 연잎 위의 물방울은 돌기 위에 떠 이는 형태가 됩니다. 이로 인해 표면에 접촉하는 면적이 아주 작아지면서 표면 장력이 커집니다. 또 돌기와 물방울의 접촉각이 크므로 표면 장력 때문에 동그란 물방울을 만듭니다.
연잎이 물을 튕겨 내는 특성은 연잎 효과(로터스 효과)라 불리며 이를 모방해 페인트나 섬유 등 발수 효과를 지닌 제품들도 만들어지고 있기도 합니다.
사소한 일 하나에도 다 이유가 있듯이 물방울이 둥근 모양을 유지하고 있는 데에도 중요한 이유가 있습니다. 물리는 일상 속 궁금증에 명쾌한 답변을 줍니다. 알고 보면 물방울이 나뭇잎 위를 굴러다니는 데도, 나뭇잎이 팔랑팔랑 떨어지는 것에도, 세상 모든 색을 보게 해주는 빛 등에도 물리학의 원리가 존재합니다. 여러분은 아래의 여러 가지 물리에 관한 상식 중, 몇 가지나 알고 계신가요?
* 이 글은 도서 <아는 만큼 보이는 세상>을 참고하여 작성했습니다.
