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이웃집과학자

스파게티 면 두 동강 "이제 가능하다"

By 이웃집과학자

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1965년 노벨 물리학상을 받았던 물리학자 파인만은 부엌에서 이런 의문에 휩싸입니다. '왜 스파게티면의 양 끝을 잡고 부러뜨리면 세 동강 이상으로 부러질까?'

파인만의 부엌

파인만은 동료 과학자인 대니 힐리스와 집에서 스파게티를 먹으려 했습니다. 그리고 이상한 점을 발견합니다. 삶기 전의 스파게티 면을 정확히 두 동강 내기가 힘들다는 점이었죠. 그 이유를 끝까지 찾아내지 못했다고 합니다.

스파게티 러버 리처드 파인만.

출처Wikimedia commons
스파게티 면 "난제 해결"

왜 스파게티 면을 두 동강 내기 힘든걸까. 꽤 오랜 시간이 지난 2005년 프랑스의 물리학자들이 그 이유를 밝혀냈습니다. 스파게티 면의 양 끝을 잡고 스파게티를 구부리면 중심 근처의 굴곡이 가장 심해집니다. 끊어지는 순간 구부러진 스파게티는 원래의 직선 상태로 돌아가려고 하는데요. 이때 복원되려는 힘으로 인해 다른 부분이 부숴집니다. 이 연구는 2006년 노벨상의 패러디인 이그노벨상을 받았습니다. 

스파게티 면을 부러뜨리면 세 조각 이상으로 나뉩니다.

출처MIT news

더 자세한 분석이 궁금하신 분은 아래 영상을 참조하세요.

인류, 스파게티 면 두 동강 낼 수 있다

최근 인류는 드디어 '스파게티 면을 두 동강내는 방법'을 찾았습니다. 코넬대학교의 대학원생인 Ronald Heisser와 MIT의 대학원생 Vishal Patil이 이룬 쾌거입니다.

Heisser은 MIT의 Dunkel 교수가 가르치는 수업의 최종 프로젝트 주제로 '스파게티 면 두 동강 내기'를 선택했다고 합니다. 먼저 수작업으로 스파게티 면을 수도 없이 부러뜨렸죠. 그러다가 한 가지 방향을 잡았습니다. 스파게티 면을 비튼 뒤 구부리면 두동강 납니다.

조금 더 정확히 이 과정을 제어하고 싶었던 Heisser는 두 개의 클램프로 면을 고정할 수 있는 기계장치로 스파게티 면을 부러뜨리기 시작했습니다.


클램프는 이런 식으로 생겼어요. 물체를 고정해줍니다.

출처pixabay

한 쪽의 클램프는 스파게티 면을 고정한 후 비틀고, 한 쪽의 면은 안쪽으로 가까이 당겨서 부러뜨리는 방식으로 스파게티 면을 두 동강 냈습니다. 스파게티를 약 270~360도로 천천히 뒤튼 뒤 초당 3mm의 속도로 천천히 면을 구부리면 두 조각으로 부서진다는 점을 밝혔습니다.

스파게티 면을 부러뜨려 두 동강내는데 성공!

출처MIT news

연구팀은 물리적인 이유도 함께 밝혔습니다. 스파게티 면이 꼬이게 되면, 꼬인 면이 다시 풀리는 운동이 굽힌 게 펴지는 움직임보다 빨리 일어납니다. 이러면서 에너지를 소산, 즉 흩어져 사라지게 하기 때문에 이후 끊어짐이 추가로 발생할 힘이 축적되지 않도록 작용합니다.

##참고자료##

  • Audoly, Basile, and Sébastien Neukirch. "Fragmentation of rods by cascading cracks: why spaghetti does not break in half." Physical review letters 95.9 (2005): 095505. 
  • Heisser, Ronald Henry. Design, development, and characterization of an experimental device to test torsion-controlled fracture of thin brittle rods. Diss. Massachusetts Institute of Technology, 2016. 


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