시선뉴스 허정윤PD l

◀NA▶
지면에서 공을 굴리면 어느 정도 굴러가다 멈추게 되고 무거운 상자를 작은 힘으로 밀게 되면 상자가 움직이지 않습니다. 공이 멈추거나 상자가 움직이지 않는 것은 어떤 힘이 작용했다는 것을 알 수 있습니다. 이처럼 접촉하고 있는 두 물체 사이의 상대적인 움직임을 방해하는 힘이 작용하는데, 이 힘을 바로 ‘마찰력’이라고 합니다. 오늘은 물체의 운동을 방해하는 힘인 ‘마찰력’에 대해 알아봅니다.

[사진출처 : 픽사베이 / 언스플래쉬 / 픽셀스 / 위키미디아]
[사진출처 : 픽사베이 / 언스플래쉬 / 픽셀스 / 위키미디아]

◀MC MENT▶
마찰력은 물질이 다른 물질에 맞닿은 채 미끄러져 움직이거나 움직이려 할 때, 이를 방해하는 힘을 말합니다. 물질이 다른 물질의 표면 위를 미끄러져 갈 때 마찰력에 의해서 물질이 가진 운동 에너지가 열로 변환되며, 외부에서 에너지가 공급되지 않는 한 운동 에너지는 0으로 줄어들게 됩니다. 그래서 결국 물체가 멈추게 되는 것이죠. 그렇다면 마찰력은 어떤 성질을 가지고 있을까요? 

[사진출처 : 픽사베이 / 언스플래쉬 / 픽셀스 / 위키미디아]
[사진출처 : 픽사베이 / 언스플래쉬 / 픽셀스 / 위키미디아]

◀NA▶
마찰력은 크게 ‘정지 마찰력’과 ‘운동 마찰력’으로 나뉩니다. 정지 마찰력은 물체가 움직이지 않는 동안에 받는 마찰력을 말하는데요. 멈춰 있는 물체와 그에 맞닿은 표면이, 물체에 가해진 힘에 저항하여 물체를 못 움직이게끔 하는 힘이죠. 물체에 힘을 가했는데도 물체가 움직이지 않았다면, 그 힘과 동일한 크기의 정지 마찰력이 발생한 겁니다. 

[사진출처 : 픽사베이 / 언스플래쉬 / 픽셀스 / 위키미디아]
[사진출처 : 픽사베이 / 언스플래쉬 / 픽셀스 / 위키미디아]

한편 운동 마찰력은 물체가 접촉면 위를 움직일 때 발생하는 마찰력으로서, 운동 속도와는 무관하게 일정한 값을 보입니다. 이러한 운동 마찰에는 미끄럼마찰력과 굴림 마찰력이 있는데요. 얼음 위에서 스케이트를 타거나 눈 위에서 스키를 탈 수 있는 것은 얼음과 스케이트, 눈과 스키 사이의 미끄럼마찰이 매우 작기 때문입니다.

[사진출처 : 픽사베이 / 언스플래쉬 / 픽셀스 / 위키미디아]
[사진출처 : 픽사베이 / 언스플래쉬 / 픽셀스 / 위키미디아]

◀MC MENT▶
무거운 물체를 끌면 잘 움직이지 않지만 밑에 둥근 물체를 깔고 끌면 쉽게 움직이는데 이때 생기는 마찰을 굴림 마찰력이라고 합니다. 이 굴림 마찰력은 바퀴가 고체면 위에서 굴러가는 경우 접촉면의 변형으로 바퀴의 진행 방향과 반대 방향으로 작용하는 힘입니다. 이렇게 다양한 종류의 마찰력이 우리 생활에서 흔히 활용되고 있습니다.

◀NA▶
당장 매일 신는 신발은 물론이고, 자전거와 자동차의 타이어, 기차의 바퀴들이 대표적으로 마찰력을 가능한 한 증대시키려고 만든 것들입니다. 자동차 타이어의 경우 여름용, 겨울용이 따로 나오기도 하는데요. 서머 타이어는 뜨거운 도로 상황에서도 늘어나지 않도록 열에 강한 소재를 사용해 마른 노면에서의 접지력을 높인 것이며 윈터 타이어는 타이어가 추운 노면에서 딱딱해지는 단점을 보완해 주행 안정성을 높이기 위해 타이어의 홈을 추가한 것입니다.

[사진출처 : 픽사베이 / 언스플래쉬 / 픽셀스 / 위키미디아]
[사진출처 : 픽사베이 / 언스플래쉬 / 픽셀스 / 위키미디아]

아기 양말에 고무를 붙이고 등산화 바닥을 울퉁불퉁하게 만들어 잘 미끄러지지 않게 하는 것도 마찰력을 크게 하여 이용하는 것들이죠. 이와 반대로 소재 일부 또는 전체를 매끄러운 물질로 구성해 마찰을 줄이기도 합니다. 창문을 여닫기 쉽게 창문틀 사이에 바퀴를 설치하는 것, 기계의 회전 부분에 윤활유를 바르는 것은 마찰력을 작게 해 생활에 이용하는 것입니다.

[사진출처 : 픽사베이 / 언스플래쉬 / 픽셀스 / 위키미디아]
[사진출처 : 픽사베이 / 언스플래쉬 / 픽셀스 / 위키미디아]

◀MC MENT▶
만약 마찰력이 없다면 당장 걸어 다니는 것도 불가능하고 이동 수단의 운용 또한 어려워질 것입니다. 눈길에서 차바퀴에 체인을 감는 것도, 눈이 쌓인 산을 오를 때 아이젠을 착용하는 것도 모두 마찰력 때문이었는데요. 다양한 곳에서 이용되고 있는 만큼 마찰력이 많아야 할 때와 적어야 할 때의 상황에 따라 이 힘을 잘 활용해야 하겠습니다.

SNS 기사보내기