어린이과학동아&수학동아 기사

이번 겨울에 눈사람을 만들어보셨나요? 저는 가족과 만들어 보았습니다. 하지만 우리는 크기에 집중하진 않았습니다. 문득 이런 생각이 들었습니다. '가장 완벽한 조건에서 눈사람을 쌓을 수 있는 최대 강도'는 무엇일까? 오늘은 한번 그것을 알아보겠습니다. 

일단 맛보기로 세상에서 가장 큰 눈사람을 소개하겠습니다. 일명 '올림피아'

(출처: https://url.kr/kx4qdh)

이 37미터짜리 눈사람의 특징을 살펴보겠습니다.

1. 팬케이크 모양으로 눈의 층이 쌓였다.

이유: 동그란 모양으로 같은 부피로 쌓으면 모든 곳에서 높은 압력을 받는데 그러면 그 마찰력이 준 팬케이크 모양이 쓰러지기 쉽지 않습니다.

2. 위로 갈수록 우뚝 솟아 있다.

이유: 이러면 가장자리로 갈수록 버티기 쉬워져 동그란 모양보다 더 유리하다.

빙하가 생기는 과정도 알아보겠습니다. 과정이 알고 보면 비슷합니다. 눈이 쌓이며 질량이 늘어나 압력이 커져 강도가 높아지고, 결국 얼음이 되는 것입니다. 눈사람도 비슷한 과정으로 할 수 있지 않을까요? 물론 눈이 많으면 압력이 세져서 더 딱딱해지지만, 가장 적은 재료로 하는 것 말이예요.

저는 얼음처럼 딴딴해서 

일단 이것을 이해하려면 보일의 법칙을 알아야 합니다. 온도가 같을 때 압력과 부피의 곱은 항상 일정하다는 것입니다.

그리고 샤를의 법칙도 알아보겠습니다. 온도가 낮아질 때 부피가 작아진다는 것입니다.

즉, 당신은 온도를 낮춰서 압력을 높혀야 합니다. 그러려면 가장 극단적인 분자의 움직임이 0인 곳, 즉 절대영도에서 실험하면 됩니다. 그리고 당신은 망치로 눈사람을 여러 번 강도를 조절하며 두들겨야 합니다. 아니면 우블랙 같은 비뉴턴 액체를 위에 놓아 두들기던가요 (하지만 온도가 낮아지니 안 됩니다.). 그렇게 해서 압력을 높이는 겁니다.

그리고 수시로 눈사람을 눌러두기도 하세요. 그래야지 부피가 줄어들어 압력이 세집니다.