수학이 빛나는 순간 : 표면장력 쥐어짜기 Surface tension

물과 공기의 경계면의 역학을 지배하는 표면장력 때문에 일부 벌레가 물 위를 걸을 수 있습니다.

표면장력에 의해 유도되는 메커니즘에는 삼각법, 미분 기하학 및 미분방정식이 포함되는데,

항력을 줄인 선체와 같이 보다 효율적인 구조를 설계하기 위해 연구되고 있습니다.

생물학자, 물리학자, 수학자 및 공학자들이 이 연구를 수행하는데,

이들은 자연 세계에서 중요한 인터페이스를 이해하고 활용하기 위해

역동적인 인간 인터페이스를 만들었습니다.

표면장력은 질병 전파에서도 중요한 역할을 합니다.

수학자들이 고속 비디오를 사용하여 실시한 최근 실험에 따르면,

재채기나 기침으로 방출되는 물 방울이 기체-액체 구름 상태로 운반된다는 사실이 입증되었습니다.

미세한 물방울은 호흡기에 더 쉽게 침투할 수 있어,

각자 움직이는 것보다 구름 상태로 움직일 때 5~200배 더 멀리 여행하며,

수 미터 떨어진 환기구에도 도달할 수 있습니다.

이 실험은 운동량, 부력 및 난기류를 포함하는 다상 유체역학을 기반으로

이들 구름에 대한 수학적 모델 몇 가지의 개발을 이끌어냈습니다.

실험 결과에 따르면 질병을 운반하는 입자의 전파의 위험을 줄일 수 있도록

교실, 비행기 및 병실 설계를 개선해야 한다는 것을 시사합니다.

 

For More Information: “Water’s Tough Skin,” Elizabeth Pennisi, Science, March 14, 2014.

 

출처 :

대한수학회 http://www.kms.or.kr

미국수학회 https://www.ams.org