[1일 1페이지, 교양수업365]221 과학_마찰

 

 

221 과학_마찰

마찰은 움직이는 물체의 표면이 다른 표면에 문질러질 때 물체의 운동을 방해하는 힘이다. 예를 들어, 풀밭에 공을 굴리면 굴러가는 속도가 느려지면서 완전히 멈추게 되는 것은 마찰 때문이다.

 

 

아이작 뉴턴의 제1 운동 법칙에 의하면, 외부에서 힘이 작용하지 않는 한 움직이던 물체는 계속 움직이려 한다. 만일 공을 진공 상태의 우주 공간에 던진다면 공은 영원히 움직일 것이다. 진공 상태에서는 마찰이 없기 때문이다. 그러나 지구상에 마찰이 없는 표면은 존재하지 않는다. 무엇인가 방해하는 것이 항상 있다. 공기 중에 공을 던졌을 때도 공은 공기와 마찰해 열이 발생하고 속도가 떨어진다.

 

마찰은 물체 표면에서 일어나는 매우 복잡한 분자 상호작용의 결과이다. 일반적으로 거친 표면은 더 많은 마찰을 일으킨다. 대표적인 예가 삐죽삐죽한 나무토막 위를 사포로 밀 때이다. 하키 퍽이 얼음판 위로 미끄러질 때처럼 부드러운 표면은 마찰을 최소화한다. 그러나 이 법칙에도 예외가 있다. 2개의 금속 표면을 극도로 평평하고 매끄럽게 만든다면 실제로 두 표면은 냉용접 cold welding이라 불리는 상태로 달라붙게 된다. 이 경우 움직임에 대한 마찰 저항력이 상당히 커진다.

 

마찰의 종류는 많지만 일상생활에서 우리가 주기적으로 접하는 것은 정지 마찰과 운동 마찰이다. 정지 마찰은 소파가 바닥 위에 단지 놓여있기만 할 때처럼 두 물체가 서로 움직이지 않을 때 일어나는 마찰이다. 운동 마찰은 두 물체가 서로 움직이고 서로에게 문질러질 때 일어나는 마찰이다. 일반적으로 정지 마찰이 운동 마찰보다 크다. 그렇기 때문에 가구를 움직이려 할 때 처음에는 미는 힘이 더 들지만 일단 움직이기 시작하면 힘이 덜 드는 것이다.

 

두 손을 맞비비면 마찰로 인해 손이 따뜻해진다.

 

오일 같은 윤활제는 표면 사이 마찰을 줄여주는 물질이다. 윤활제와 마찰을 연구하는 학문을 마찰공학이라 한다.

 

자동차와 자전거의 브레이크는 마찰을 확대시킴으로써 작용한다.

 

운동화 밑창은 도로와의 마찰을 높여 바닥에서 발이 떨어지는 것을 더 쉽게 만든다.

 

 

참고자료

<1일 1페이지, 세상에서 가장 짧은 교양수업 365>