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어느 날 스티브 몰드라는 영국 사람이 군번줄 마술을 선보였다. 컵에 긴 군번줄을 담고 한쪽 끝을 밖으로 떨어트리면 분수처럼 위로 솟아올랐다. 이 신기한 현상의 원리를 다들 궁금해 했으나 명쾌하지 않았다. 최근에야 그 ‘정답’을 영국 캐임브리지대 캐밴디시 연구실의 존 비긴스 박사 연구팀이 ‘왕립학회보A’ 1월 15일자에 발표했다.

군번줄이 바닥으로 떨어지는 이유는 당연히 중력이다. 그렇다면 군번줄의 구슬들을 위로 미는 힘은 어디서 나올까. 컵 안에 담긴 구슬들은 그림1과 같이 놓여있다. 구슬 3개씩 한 세트로 움직인다고 생각하자. 그 상태에서 B가 컵 밖으로 나가기 위해 올라간다. 이때 A는 위로 당기는 힘을 받고 순간적으로 회전하기 때문에 A의 뒤쪽이 컵 바닥을 친다(그림2). 그리고 작용반작용의 법칙에 의해 컵도 A를 위로 민다. 그 힘으로 구슬들이 떠오르는 것이다. 또한 컵을 높이 들수록 군번줄은 더 높이 튀어 오른다. 컵 밖에서 군번줄이 떨어지는 속도가 빨라지면 컵 안에 있는 구슬을 당기는 힘도 커지기 때문이다. 따라서 컵이 구슬을 위로 미는 힘도 같이 커진다. 연구팀은 이 현상을 “산업 현장의 컨베이어 벨트 등에서 발생하는 문제를 해결하는 데 활용할 수 있다”고 설명했다.

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2014년 02월 과학동아 정보

  • 김선희 기자

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