왜 케쳡 붓는게 그렇게 어려울까? - 죠지 자이단 (George Zaidan)

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감자튀김에 케첩을 찍어먹기 위해 케첩을 뿌리려니 나올 기미가 보이지 않고, 때로는 접시가 마치 빨간색의 바다에서 수영을 하듯 케첩이 흘러 넘치나요? George Zaidan이 이러한 절망적 현상 속에 물리학을 설명합니다. 케첩과 다른 비 뉴턴 유체가 갑자기 고체에서 액체로 그리고 다시 전환 할 수 있다는 것을 설명합니다.

강의: George Zaidan
애니메이션: TOGETHER

감자튀김은 맛있습니다.

케쳡은 감자튀김은
천국의 한조각입니다.

문제는 정확하게
적당한 양을 붓는것이

기본적으로 불가능하다는 거죠.

우리는 케첩을
쏟아붓는 것에 너무 익숙해서,

그것의 행위가
얼마나 이상한지 깨닫지 못하죠.

철 같이 단단하게 꼳게 채워진
케첩 병을 상상해보세요.

아무리 많이 흔들어도
철은 안나오죠.

이제, 같은 병에 물과 같은 액체가
가득 차 있는 걸 상상해보세요

그건 꿈결처럼 부어지겠죠.

하지만, 케첩은,
결정을 하려 하는 것 같지 않아요.

그것은 고체인가요? 아니면 액체인가요?

대답은, 경우에 따라 다릅니다.

물, 오일, 알코올 등
세계에서 가장 일반적인 유동체는

직선적으로 반응합니다.

만일 당신이 두배로 강하게 누르면,
그것은 두배 속도로 이동합니다

사과의 명성으로 유명한 아이작뉴턴경은
이 관계를 처음으로 제안했고,

그래서 그 유동체는
뉴턴 유동체라고합니다.

하지만 케첩은 직선적인 규칙을
깨뜨리는 사물의 기분좋은 밴드인

비뉴턴유동체라고 불립니다.

마요네즈나, 치약, 피, 페인트, 땅콩버터

그리고 많은 다른 유동체들은
비-직선적으로 압력에 반응합니다.

그건, 그 눈에 띄는 농도는

얼마나 강하게, 얼마나 오래, 또는
얼마나 빠르게 누르는냐에 따라 좌우되죠.

그리고 케첩은 실제로
두가지의 다른 면에서 비뉴턴유동체이죠,

첫번째 면: 여러분이 강하게 누르면 누를수록,
그 캐첩의 농도는 더 묽어지는 것처럼 보이죠.

특정한 압력보다 더 낮으면,

케첩은 기본적으로 고체처럼 작용합니다.

하지만 그 압력의 한계점을 넘어서면,

변속기어를 바꾸어 그 이전의 상태보다
그 농도는 천배나 더 묽어집니다.

친숙하게 들려요, 그렇죠?

두번째 면: 만일 당신이
그 한계 압력점 이하로 누르면,

결국, 케첩은 흐르기 시작할것입니다.

이 경우, 힘이 아니라, 시간이,

유리같은 감옥으로 부터
케첩을 방면하게 하는 핵심 요소입니다.

좋아요, 그러면 왜 케첩은
이상하게 행동하는 것일까요?

음, 그것은 분쇄되고,
으깨지고, 때려쳐지고,

완전히
훼손된 토마토로 만들어졌습니다.

이 작은 분자들이 보이시나요?

이것은 토마토세포의

케첩처리 과정을 거친 후의
잔재입니다.

그리고 저 분자들 주변의 유동체들이요?

그것은 주로 물이며 약간의 식초,
설탕, 그리고 향신료 입니다.

케첩이 있을때,

토마토 분자들은 공평하게
그리고 무작위로 나뉘어집니다.

이제, 약한 압력을
아주 빠르게 가한다고 가정해 봅시다.

그 분자들은 서로 충돌하지만

서로의 통로에서 빠져나오지 못합니다.

그래서 케첩은 잘 흐르지 않습니다.

이제, 강한 압력을 아주
빠르게 가한다고 가정해 봅시다.

그 여분의 힘은
토마토 분자들을 으깨기에 충분해서

아마도 작은 구체(球體)들인 대신에

그 분자들은 작은 타원들로 으깨져서,
빵하고 터집니다!

이제, 당신은 분자들의 그룹을 위한
충분한 공간이 있어서

다른 분자들을 통과할 수 있게하고
케첩이 흐릅니다.

이제, 아주 약한 압력으로 아주 오랫동안
힘을 가한다고 가정해 봅시다.

판명된 것은, 우리는 이 상황에서 무슨 일이
일어나는지 정확히 확신할수 없습니다.

한가지 가능성은 케첩통의 벽에
가까이 있는 토마토 분자들은

중앙을 향해서 천천히
충돌하게 된다는 것입니다,

그것들이 용해되었던 그
액체로부터 분리되면서 말이죠,

기억하세요,

그 가장자리의 근처는
기본적으로 액체이죠.

그 물은 유리병과

케첩의 병꼭지사이에서
윤활류 역할을 하고,

그래서 케첩이 흐릅니다.

또다른 가능성은 분자들이 많은 작은 그룹으로
스스로를 재배치한 다음,

서로를 통과해서 흘러갑니다.

유동체의 흐름을
연구하는 과학자들은 여전히

케첩과 그 즐거운 친구들이 어떻게
작용하는지를 활발히 연구하고 있습니다.

케첩은 기본적으로 여러분이
강하게 누를수록 농도가 낮아지지만,

우블렉(oobleck: 점액)이나
천연 땅콩버터와 같은 다른 물질들은

여러분이 더 강하게 누를수록
농도가 묽어집니다.

다른것들은 회전하는
막대기로 기어오르거나

비커밖으로 자신들을
계속해서 부을 수 있어요.

당신이
그것들을 일단 붓기 시작하면요.

하지만 물리학적 관점에서는

케첩은 세상에 있는
보다 더 복잡한 혼합물 중 하나죠.

또, 마치 그것으로는 충분치 않은것처럼,
재료들의 균형과

많은 과일음료와
밀크쉐이크에서도 찾을수 있는

잔탄검와 같은 천연첨가제의 존재는

완전히 다른 두가지의 케첩이

완전히 다르게
행동할 수 있다는 걸 의미하죠.

하지만 대부분은
두가지의 고자질같은 특성을 보여줍니다:

한계 압력점에서 농도가 묽어지는 것,

또 아주 약한 압력후에
보다 점차적인 묽어짐은

오랫동안 가해진 것입니다.

그게 의미하는 것은 두가지 방식으로
당신이 케첩을 짤 수 있다는것을 의미합니다.

시리즈의 길고, 느리고 약하게 흔들어,

힘을 가하는 것을 멈추지 말고 계속 하거나,

아주 아주 강하게, 병을 한번 치는 겁니다.

그리고 정말 전문가들이 하는 것은
뚜껑을 닫아 보관하여,

병을 몇번 짧고 강하게 흔들면

모든 토마토 분자들을 활성화시키고,

그 후에 뚜껑을 열어

그 천국같은 튀김위에
잘 조절된 짜기를 하는거죠.