주사가 아픈 이유가 마찰이라고?!

가위는 왜 가위처럼 생겼을까 - 2025년 행복한아침독서 추천도서
다나카 미유키.유키 치요코 지음, 오쓰카 아야카 그림, 이효진 옮김, 김범준 감수 / 오아시스 / 2024년 7월

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학창 시절 나는 물리를 싫어했다. 이유는 간단하다. 물리를 잘하고는 싶지만, 도무지 이해가 가지 않았고 이해가 잠깐 갔으나 돌아서면 헷갈려 나를 자괴감에 빠지게 했기 때문이다. 사실 먹고 사는데 ‘물리’가 그다지 큰 비중을 차지하지 않는다 생각했었다. 웬걸? 이 책을 읽고 내가 이렇게 의자에 앉아 있는 중에도 물리작용은 일어나고 있음을 알았고 나는 별안간 ‘물리’하는 여자가 된 기분이다.



흘려보내는 도구, 꽂는 도구, 분리하는 도구, 유지하는 도구, 옮기는 도구라는 5가지의 큰 분류 속에 일상생활에서 흔히 접하는 도구들을 다섯 개씩 소개한다. 대충 이런 원리겠지 하고 막연하게 생각했던 도구들에 사용된 물리 법칙을 자세히 아는 일은 신기하고 흥미롭다. 몇 가지만 소개해 볼까 한다. 그냥 말하면 재미없으니까 퀴즈형식으로.



Q1. 매일 적어도 두세 번은 내가 어루만지고 나와 키스하는 도구로 점과 면의 접촉면적의 차이 원리를 활용해 초기 형태와 모양이 달라진 도구는?









정답은 ‘숟가락’이다. 숟가락 역사 초기 숟가락은 화장 할 때, 악귀를 쫓을 때 사용했고 각진 사각형이나 극단적으로 길쭉한 타원형이었다고 한다. 숟가락이 왜 둥근 모양이어야 하는지 각진 숟가락으로 국물을 먹어 본 사람은 알 것이다.


“둥근 모양은 입술과 접점이 한 군데이기 때문에 그 한 점을 통해 국물이 입속으로 흘러 들어갑니다.” _22


‘원은 직선이 없는 도형이라 다른 직선과 접할 때 반드시 한 점에서 만나기 때문’에 국물이 입술을 향해 호로록 빨려들어 간다. 그러나 네모 모양의 숟가락은 한 변이 모두 입술과 닿아서 국물이 흐르는 면적이 넓고 입술 밖으로 추하게 흘러내리기 쉽다. 특히 뜨거운 국물을 먹을 때 각진 숟가락은 한쪽 끝으로 기울이면 입술에 닿는 부분이 역삼각형 모양이 되어 국물이 흘러들어오는 속도가 빨라져 화상을 입을 수도 있다. 둥근 숟가락은 입술과 닿는 부분이 넓적한 반원형이라 액체가 흘러 들어오는 속도가 상대적으로 느려져 더 안전하다.




Q2. 아픈데 이것 때문에 더 아플 수 있다. 이것이 우리를 아프게 하는 원인은 마찰이라고 하는데 이것은 무엇일까?










정답은 ‘주사기’다. 나를 포함해 대부분은 ‘바늘이 살을 찌르니까 당연히 아프지!’라고 생각할 것이다. 그러나 피부의 통점 이외에 다른 이유가 있었으니 그것은 바로 ‘마찰’이다.


“금속인 바늘과 인체라고 하는 서로 이질적인 것들이 맞닿으면 마찰이 발생합니다. 마찰로 인해 바늘이 잘 들어가지 않으면 주변 피부나 근육, 혈관이 다치게 됩니다/ 접촉했을 때의 마찰을 최소화하면 주사의 고통이나 상처도 줄일 수 있습니다.” _94.95


주사도 바늘이 피부 속을 지나갈 때보다 주사기를 꽂는 순간에 더 아프게 느껴지는 건 왜일까? 프랑스의 물리학자 샤를 드 쿨롱이 추가한 ‘마찰의 법칙’을 보면 알 수 있다.


「1. 멈춰 있는 물체를 움직이려고 할 때의 마찰력(정지 마찰력)은 움직이고 있을 때의 마찰력(운동 마찰력)보다 크다.
2. 운동 마찰력은 속도와 상관없이 일정하다.」 _100



Q3. 스티커나 양면테이프는 자국이 남거나 힘이 약한데 이건 자국도 남기지 않고 힘도 세다. 기압과 진공의 물리 법칙을 이용한 이 도구는?








바로 ‘흡착판’이다. 우리는 느끼지 못하지만 대기의 공기는 우리를 사방에서 지속적으로 누르고 있다. 이 공기는 온도에 따라 기체 분자의 밀도가 달라지고 밀도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 흐른다. 흡착판은 이런 공기의 성질을 이용해 벽에 붙어있다.

흡착판을 벽에 누르면 흡착판과 벽 사이에 있던 공기는 밖으로 밀려난다-> 외부 공기가 흡착판 안으로 들어오지 못하게 하면 흡착판과 벽 사이에는 주변보다 공기의 밀도가 훨씬 낮은 공간이 생긴다.-> 흡착판 주변의 공기는 어떻게든 그 공간에 들어가려고 흡착판을 계속 누르게 된다. 아하!



“아하!”를 몇 번씩 외치며 재밌게 읽었을 뿐인데 조금 똑똑해진 기분이다. 기본적인 과학 원리들이 모두 들어있어 학생들은 자동으로 예습·복습이 될 것이고 사물이나 현상을 대할 때 조금 더 호기심을 가지고 유심히 보며 생각하게 만들어 줄 만한 유익한 책이다.



출판사로부터 도서를 지원받아 읽고 주관적으로 쓴 글입니다.