왜 고무줄은 늘렸다 놓으면 다시 돌아올까?(하루한과학)
물건을 묶을 때 고무줄을 잡아당겼다가 놓아보면
어떤 일이 일어날까요?
길게 늘어났던 고무줄이
‘툭’ 하고 원래 길이로 돌아옵니다.
이건 너무 당연한 일처럼 보이지만
생각해 보면 조금 신기합니다.
실이나 종이는 이렇게 늘어나지 않는데
왜 고무줄만 늘어났다가 다시 돌아오는 걸까요?
그 이유는
고무줄 안에 숨어 있는 특별한 구조 때문입니다.
고무줄 안에는 아주 긴 ‘분자 사슬’이 있다
고무줄은 고무라는 재료로 만들어집니다.
그리고 이 고무 안에는
눈에 보이지 않는 아주 긴 분자들이 서로 얽혀 있는 구조가 들어 있습니다.
조금 어렵게 들릴 수 있지만
모양을 떠올려 보면 이해가 쉽습니다.
고무줄 안의 분자들은
마치 이런 모습과 비슷합니다.
- 구겨진 스프링
- 엉켜 있는 실타래
- 구불구불한 긴 끈
평소에는 이 분자 사슬들이
구불구불하게 얽혀 있는 상태입니다.
그래서 아무 힘도 받지 않을 때
고무줄은 짧은 길이를 유지하고 있습니다.
고무줄을 잡아당기면 분자가 펴진다
이제 고무줄을 잡아당겨 보겠습니다.
그러면 고무줄 안에 있던
구불구불한 분자 사슬들이
쭉 펴지기 시작합니다.
원래는 이렇게 얽혀 있던 분자들이
구불구불 → 쭉 펴짐
이렇게 변하면서
고무줄이 길어지게 됩니다.
즉,
고무줄이 늘어나는 이유는
분자 사슬이 펴지기 때문입니다.
손을 놓으면 다시 돌아오는 이유
그렇다면
손을 놓으면 왜 다시 돌아올까요?
분자 사슬은 원래
구불구불한 상태가 더 안정적입니다.
그래서 잡아당기는 힘이 사라지면
펴져 있던 분자들이 다시
원래 상태로 돌아가려고 합니다.
이 과정에서 고무줄도 자연스럽게
늘어난 상태 → 원래 길이
로 돌아오게 됩니다.
이런 성질을 과학에서는
탄성이라고 부릅니다.
그래서 고무줄을 너무 늘리면 늘어나 버리기도 한다
고무줄을 계속 세게 잡아당기면
어느 순간부터
원래 길이로 돌아오지 않고
늘어진 상태로 남기도 합니다.
이때는 고무줄 안에 있던
분자 구조 일부가 망가진 상태입니다.
그래서 오래 사용한 고무줄은
- 잘 늘어나고
- 탄력이 약해지고
- 쉽게 끊어지기도 합니다.
그래서 고무는 다양한 곳에서 사용된다
이러한 탄성 덕분에
고무는 우리 생활 곳곳에서 사용됩니다.
예를 들어
- 머리끈
- 운동용 밴드
- 자동차 타이어
- 충격 흡수 장치
이 모든 것들이
고무의 탄성을 이용한 것입니다.
오늘의 한 줄 과학
고무줄이 늘어났다가 다시 돌아오는 이유는
안에 있는 긴 분자 사슬이 펴졌다가 다시 꼬이기 때문입니다.
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