접착제 없이 바나나가 솟았다! 두 개의 칫솔이 만들어내는 마찰력의 마법

사이언스 트레이너 쿠와코 켄입니다. 매일이 실험이죠!

칫솔이 설마 ‘천하장사’로 변신할 거라고 상상이나 해보셨나요? 평소엔 이의 때만 닦아내는 도구가 과학의 힘으로 놀라운 괴력을 발휘하는 실험을 소개합니다. 우리 주변의 흔한 물건으로 물리학의 재미를 제대로 느낄 수 있는 아주 특별한 내용이랍니다.

실험: 칫솔 VS 바나나! 승자는 누구?

준비물은 솔이 뻣뻣한 칫솔 2개입니다. 실험 방법은 정말 간단하지만, 결과는 충격적일 거예요.

칫솔 하나를 S자 고리 등을 이용해 높은 곳에 매답니다.

매달아 놓은 칫솔의 솔 부분에 다른 칫솔의 솔 부분을 마주 보게 한 뒤, 꽉 맞물려줍니다.

손가락으로 이 맞물린 부분을 살짝 누르면서, 아래쪽 칫솔에 추를 매달아 줍니다.

이번에는 무려 **’바나나 한 송이’**를 매달아 봤습니다. 꽤 무겁죠? ‘에이, 설마 떨어지겠지’ 하고 손가락을 떼는 순간…!

놀라운 결과: 지탱합니다!

놀랍게도 아래쪽 칫솔이 미끄러져 떨어지지 않고 바나나를 꽉 붙잡고 지탱하고 있습니다! 접착제도, 테이프도 쓰지 않았습니다. 그저 칫솔의 솔과 솔을 맞물렸을 뿐인데 말이죠.

과학 해설: 티끌 모아 태산, ‘마찰력’

왜 이런 일이 일어나는 걸까요? 비밀은 바로 **’마찰력’**에 있습니다.

칫솔모 한 올 한 올은 아주 가늘고 약한 힘밖에 갖고 있지 않습니다. 하지만 칫솔에는 수백, 수천 가닥의 털이 심어져 있죠. 두 칫솔을 맞물리면, 각각의 털이 서로 닿으면서 아주 살짝 굽었다가 원래대로 돌아가려는 힘으로 서로를 밀어냅니다. 이로 인해 털과 털 사이에 마찰력이 생겨나는 것입니다.

‘한 올당 작은 마찰력 × 수백 가닥의 털’

이 ‘더하기’가 바나나 한 송이까지도 거뜬히 지탱하는 엄청난 마찰력을 만들어낸 것이죠.

그 유명한 ‘전화번호부 실험’과 같은 원리

이 현상을 보고 TV나 과학 쇼에서 유명한 실험을 떠올린 분들도 계실 겁니다.

맞습니다, 바로 “두 권의 전화번호부 페이지를 번갈아 겹쳐 놓으면, 성인이 잡아당겨도 떨어지지 않는” 그 실험이죠. 그것 역시 종이 한 장 한 장의 마찰력은 작지만, 수백 페이지가 겹쳐지면서 자동차를 끌어당길 수 있을 만큼 엄청난 힘이 되는 원리입니다.

이번 칫솔 실험은 바로 그 실험의 **’미니어처 버전’**이라고 할 수 있습니다. 전화번호부 실험보다 훨씬 간편하게, 그것도 다이소(100엔 숍)에서 살 수 있는 도구만으로 이 놀라운 물리 법칙을 체험할 수 있다는 점이 재미있습니다.

정리: 우리 주변에 숨어 있는 놀라운 힘

우리는 평소 마찰력의 혜택을 잘 의식하지 못하지만, 사실 운동화가 미끄러지지 않는 것도, 벨크로(찍찍이)가 달라붙는 것도 이 마찰이나 걸림의 힘을 이용한 것입니다. 특히 벨크로는 식물의 씨앗이 동물의 털에 달라붙는 모습에서 아이디어를 얻어 발명되었는데, 이번 칫솔 실험에서도 이와 비슷한 ‘구조적인 마찰’을 느껴볼 수 있습니다.

설마 칫솔로 이런 실험을 할 수 있을 줄은 저도 몰랐습니다. 꼭 가정이나 교실에서 한번 시도해 보세요. 과학 교과서를 읽는 것보다 훨씬 더 설레는 발견을 할 수 있을 거예요.

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