신발끈을 푸는 보이지 않는 손의 비밀

2017.05.03 09:00
Goumbik 제공
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미국 UC버클리대 기계공학과 올리버 오레일리 교수팀이 신발끈이 스스로 풀리는 구체적인 과정을 밝히고 그 결과를 ‘영국왕립학회보A’ 4월 11일자에 발표했다.


연구팀은 우선 신발끈을 묶고 트래드밀 위에서 뛰는 모습을 초당 900장을 찍는 고속카메라로 촬영한 뒤 느리게 재생하면서 분석했다. 그 결과, 발이 지면에 닿을 때와 발이 앞뒤로 움직일 때 신발끈의 매듭과 끝부분에 가해지는 힘이 끈을 풀리게 만드는 핵심 요소인 것으로 나타났다. 발이 땅에 닿을 때 중력의 7배에 달하는 힘이 가해지는데, 그 힘과 함께 다리의 움직임이 신발끈 끝에 관성력을 만든다. 앞으로 다리를 뻗을 때 ‘보이지 않는 손’이 신발끈 끝을 뒤로 당기는 것처럼 작용한다는 뜻이다.


여러 종류의 매듭으로 실험해도 같은 결과를 얻었다. 매듭을 지은 신발끈을 충돌하는 진동자에 연결해서 앞뒤로 흔들며 실험한 결과, 걷는 동안 작용하는 두 종류의 힘이 매듭을 풀어지게 만드는 것도 확인했다. 특히 신발끈 끝에 물체를 달아서 무게가 커질수록 풀어지는 빈도가 많아졌다.


연구에 참여한 데일리-다이아몬드 연구원은 “매듭에 직접 작용하는 힘과 끈 끝부분을 당기는 힘이 필수 요소”라며 “두 힘이 함께 작용하지 않으면 신발끈이 풀리지 않을 것”이라고 말했다.


연구진은 이번에 밝혀낸 신발끈이 풀리는 원리가 매듭 구조를 가진 물체나 DNA 이중나선 등을 연구할 때 활용될 것으로 기대했다.


doi:10.1098/rspa.2016.0770

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