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나를 빼고 표면장력을 논하지 말라 - 소금쟁이 목록

조회 : 16316 | 2008-04-16


소금쟁이

 




위의 사진은 날개가 퇴화되어 날 수 없는 소금쟁이의 모습입니다.

최근에 여러분들은 과학과 관련된 만화 등을 많이 읽어서 그런지 여러분들이 과학 상식이 풍부한 것 같아요. 저도 살아남기 시리즈를 열심히 읽었답니다. 그런데 곤충세계에서 살아남기에서 빠지지 않는 곤충이 있지요? 바로 소금쟁이입니다. 물의 중요한 성질들을 설명할 때 이 녀석은 어김없이 등장한답니다.

소금쟁이는 어떻게 물에 뜰까요? 다 알고 있는 것처럼 바로 표면장력이라는 힘 때문입니다. 표면장력이란 기체와 액체 혹은 기체와 고체와 같은 두 상의 표면에서 표면적을 최소화하려는 힘이지요.





1) 소금쟁이는?
매미목 소금쟁이과 곤충으로서 수면에서 생활하는 대표적인 반수생 곤충입니다. 몸은 대부분 가늘고 길며, 매우 긴 가운데 다리와 뒷다리가 있어서 가운데 다리의 미는 힘으로 물을 튕기며 앞으로 나아가고 뒷다리로 방향을 정하여 수면을 활주합니다. 더듬이는 4마디로 되어 있습니다.

소금쟁이의 날개는 등에 착 달라붙어 있는 데, 대부분은 날개가 퇴화되어 날지 못합니다. 소금쟁이는 벌레가 물에 떨어지거나 앉을 때 생긴 물결로 먹이를 발견하여 잡아먹습니다. 이러한 성질을 이용하여 막대기로 물에 물결을 일으켜주면 소금쟁이를 쉽게 잡을 수 있다고 합니다.







소금쟁이



2) 소금쟁이가 물에 뜨는 이유는?


표면장력 때문이라고 했는데, 좀 더 자세히 살펴볼까요? 소금쟁이가 물 위에 있으면, 소금쟁이는 자신의 무게 때문에 중력을 받게 되고 물을 살짝 아래로 누르게 되지요. 그러면 물의 표면적이 증가하는데, 표면적이 증가하면 에너지가 높아지고 불안정하게 됩니다. 따라서 누르는 힘과 반대 방향으로 표면적을 최소화시키려는 힘인 표면장력이 작용하게 되는 것입니다. 이때 중력에 대항하는 표면장력의 작용은 다음과 같아요.

1. 소금쟁이가 가볍기 때문에 표면장력과 중력이 평형을 이루어 소금쟁이가 물 위에 떠있게 됩니다. 즉, 소금쟁이는 가벼워서 중력이 작기 때문에 뜰 수 있어요.

2. 그러나 사람의 경우는 무거워서 중력이 표면장력보다 훨씬 크기 때문에 가라앉게 됩니다. 소금쟁이가 물에 뜨는 또 다른 이유는 다리에 있는 잔털들 사이에 있는 공기들에 의해 부력을 받기 때문입니다. 아래 사진을 보면 많은 잔털들이 있지요. 또한 잔털들 사이에서 물에 젖지 않도록 기름기를 분비하는 밀랍이라는 성분도 소금쟁이가 물 위에 떠있을 수 있도록 도와줍니다.

 

 

 

 

 


그림





 

 


3) 소금쟁이가 물 위에서 걷는 비결은?


예전에는 소금쟁이가 앞으로 나아갈 때 뒤로 생기는 잔물결(wave)의 반작용에 의해 물 위를 걷는 것으로 설명했어요. 그러나 MIT의 과학자들이 초고속 카메라로 소금쟁이가 나아가는 과정을 추적한 결과 잔물결과 함께 만들어진 소용돌이(vortex)가 추진력이라는 사실이 2003년에 과학전문 잡지인 Nature에 발표되었어요.

지금까지 3차원 공간에서 움직이는 새와 물고기들이 날개와 꼬리에 의해 형성된 소용돌이에 의해 움직인다는 사실은 알려졌었지만, 2차원인 물의 표면에서 이동하는 소금쟁이도 같은 방법으로 움직인다는 새로운 사실을 밝혀낸 것이지요.

소금쟁이의 겹눈은 툭 튀어나온 반구형이예요. 소금쟁이는 벌레가 물에 떨어질 때 생긴 물결로 먹이를 찾습니다.

 

 











Quiz. 이것은 무엇일까요?

사람이 살아가는 데 반드시 필요한 것은 무엇일까요? 여러 가지가 있겠지만, 인간 생활의 세 가지 요소는 바로 옷과 음식과 집, 즉 의식주입니다.

위 사진은 아빠께서 출근하실 때 착용하는 것을 확대한 사진입니다. 무엇일까요? 와이셔츠? 남방? 바지? 털장갑? 이것은 주로 남자들이 착용하는 데, 전체 옷과 조화를 이루어 잘 선택하면 멋쟁이라는 칭찬을 받지요.

 

 

 

 



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