모기는 비에 맞으면 죽을까 아니면 어떻게 될까

모기는 비에 맞으면 죽을까 아니면 어떻게 될까

안녕하세요. 지금부터 모기는 비에 맞으면 죽을까 아니면 어떻게 될까에 대해 살펴보도록 하겠습니다. 과학을 잘 모른다고 하여도 5층에서 떨어진 공을 맞는 것보다 10층에서 떨어진 공을 맞는 것이 더 아프다는 것을 경험적으로 잘 알고 있으실 거라 생각돼요.

 

그 이유는 바로 에너지 보존의 법칙에 의하여 높은 곳에 존재하는 물체의 위치에너지가 떨어지면서 운동에너지로 보존되어 잘 전달되기 때문이에요.

그리고 이때 가해지는 에너지를 구할 수 있는 E=mgh라는 공식을 이용하여 질량이 무거워지거나 높이가 높아질수록 에너지가 더 커진다는 것을 알 수 있어요. 해당 법칙에 따르면 아주 높은 곳에서 떨어지는 빗방울은 조금이라도 아파야 하지 않을까요?

 

빗방울은 약 2~5km 정도의 높이에서 발생하여 떨어진다고 해요. 물방울 한 방울의 무게는 약 0.1g 정도 되므로 E=mgh라는 공식을 이용하여 가해지는 에너지를 계산해보면 1.96J이 나오는데 사람이 충격을 받으려면 약 80J 정도가 필요하다고 해요. 그러므로 무게가 너무 가벼운 빗방울은 사람에게 충격을 가할 수 없어요.

 

근데 빗방울이 매우 빠르게 내린다면 어떨까요? 빗방울이 떨어지는 속도를 공식을 이용하여 계산해보면 약 197.98m/s의 빠른 속도가 나와요. 강한 물줄기의 샤워기로 샤워해보면 따끔따끔한데 빗방울의 속도가 빨라도 왜 여전히 아프지 않을까요?

 

사실 진공 상태에서의 속도를 계산하였기 때문에 빠른 겁니다. 공기저항이 있는 상태에서 빗방울이 떨어지는 속도를 계산하기 위해서는 다른 공식으로 계산해요 해요.

 

해당 공식으로 계산을 해보면 빗방울은 대략 9~10m/s 정도의 속도가 나오는데 처음에 계산한 것보다 많이 느려요. 그 이유는 저항력을 발생시키는 유체 속에서 낙하하는 물체가 다다를 수 있는 최종 속도인 종단속도의 개념 때문이에요.

 

그리고 빗방울은 내려오면서 공기저항에 의한 마찰열로 계속 쪼개지므로 우리가 실제 맞는 빗방울의 지름은 약 0.5mm에서 4mm 정도라고 해요. 덕분에 우리는 아주 높은 곳에서 떨어지는 비를 맞아도 아무런 통증을 느끼지 않아요.

그렇다면 사람이 아닌 곤충은 어떻다고 생각하세요? 여름이 오면 우리를 너무나도 괴롭히는 모기로 생각을 해보면 그들에게는 10m/s의 빗방울 종단 속도도 매우 강력한 충격일 것 입니다. 그러면 비가 오는 날에는 모기가 다 죽어서 없어져야 할 텐데 그렇지 않아요.

 

모기가 빗속에서 생존할 수 있는 이유는 물에 잘 젖지 않는 단단한 외골격을 가졌고 무게가 가볍기 때문이라고 해요. 충격이라는 것이 가해져야 그 충격을 전달할 수 있을 텐데 모기의 질량은 너무나도 가벼워 빗방울은 모기를 없는 존재로 취급해버립니다.

 

그러니까 우리가 풍선을 잡고 때리면 쉽게 터트릴 수 있어요. 하지만 풍선을 하늘 위로 던진 다음에 풍선을 때리면 터지지 않고 그냥 튕겨서 날아가 버려요. 빗방울에 맞은 모기도 이와 마찬가지의 상황이라고 생각하시면 돼요.

 

조금 더 과학적으로 접근을 해보자면 모기에 부딪힌  빗방울은 약 2~17% 정도의 운동량을 상실하게 돼요. 이 정도 에너지로는 모기에게도 별다른 충격을 가할 수 없어요. 그러므로 빗방울에 맞은 모기는 잠시 하강하기만 할 뿐 금세 날아오를 수 있어요.

 

즉 비가 오면 모기는 비행에 불편함을 겪긴 하지만 평상시와 다름없이 비행할 수 있다는 소리에요. 하지만 낮은 높이에서 비행하다가 빗방울을 맞고 잠시 하강하였을 때 비가 많이 와서 만들어진 물웅덩이 같은 곳에 빠져버리면 익사하기도 해요.

 

끝으로 빗방울은 맞아도 아프지 않지만 물풍선으로 맞으면 매우 아플 겁니다. 물풍선의 무게를 약 500g으로 계산을 해보자면 2km 높이에서 떨어질 때 9,800J의 힘이 가해져요. 이는 10kg 망치를 44.3m/s의 속도로 사람을 타격하는 것과 같다고 해요.

즉 질량을 보존할 수 있는 상태의 물체를 높은 곳에서 함부로 던지는 행위는 절대로 하지 마셔야 해요. 그렇게 높지 않은 높이라 하더라도 충돌할 때 접촉하는 표면적이나 접촉 시간 등에 의해 다른 충격이 가해져요.

 

그러니까 아파트 등에서 이러한 낙하 실험을 하는 것은 절대로 삼가야 하고 돌멩이가 아닌 물풍선을 이용해도 매우 강한 힘이 가해지니 절대 하지 않으셔야 해요.

 

지금까지 모기는 비에 맞으면 죽을까 아니면 어떻게 될까에 대해 살펴보았습니다. 감사합니다.