높은 곳에서 떨어졌을 때 적지 않은 충격을 받지만 1m 높이에서 떨어졌을 때와 5m 높이에서 떨어졌을 때는 그 충격의 크기가 다르다. 당연하지. 하지만 이 인간이나 다른 동물에게 당연한 것이 개미를 비롯한 벌레에게는 통하지 않는다.
예를 들어, 우리 인간이 높이 30m의 고층 빌딩에서 떨어졌다고 치자, 아마도 무사할 수 없을 것이다. 그럼 개미는 어떨까? 결론부터 말하자면 개미는 고층 빌딩에서 떨어져도 죽지 않는다.
그뿐만 아니라 개미는 그 100배인 3,000m 상공에서 떨어져도 죽지 않는거야. 여기에는 질량과 중력가속도에 따른 종단속도가 관계되어 있는데, 선뜻 믿기 어려운 사실이다. 이번 잡학에서는 물리의 불가사의에 대해 이야기하겠다.
개미가 상공 1만m에서 낙하해도 죽지 않는 이유는?
개미가 낙하해도 죽지 않는 데에는 질량과 중력가속도가 관계되어 있다.
충격의 값에 대해서는 <질량×속도의 제곱>으로 간단히 계산할 수 있다. 이 수치가 클수록 충격이 큰 계산이 된다.
높이 1m와 5m에서 뛰어내릴 경우 중력에 의해 물체는 가속하고, 속도를 증가시킴에 따라 충격이 커지므로 높이 5m 쪽이 가속하는 거리가 길어 충격이 크다는 것이다.
그렇다면 높이가 높으면 높은 만큼 충격은 커지는가 하면 그렇지 않다. 지구상에서 물체가 떨어질 때에는 공기 저항이 발생한다. 이, 공기저항과 중력에 의한 가속이 균형을 이루면 그 이상 가속하는 일은 없고, 머리를 부딪히게 된다. 이것은 <종단 속도>라고 한다.
체중 70kg의 인간이 이 종단속도에 도달하기까지는 약 460m가 소요되며, 그때의 속도는 대략 시속 193km이다. 즉 460m를 넘으면 3,000m이든 10,000m이든 떨어졌을 때의 충격은 변하지 않아. 어느 쪽이든 나무 끝의 티끌이다.
이것이 개미의 경우, 바람이 부는 것만으로 날아가버릴 정도로 경량인 체구이기 때문에, 높이가 50cm나 되면 종단 속도에 도달해버리고, 그 종단 속도는 시속 20km~30km 정도. 이것은 자전거의 속도와 비슷하기 때문에, 개미는 높은 곳에서 떨어졌을 때 자전거로 벽에 부딪혔을 때와 비슷한 정도의 충격을 받는다.
또 개미는 외골격이라 불리는 딱딱한 피부로 덮여 있기 때문에 충격에도 강해 이 정도 충격으로는 꼼짝도 하지 않는다. 따라서 개미는 높은 곳에서 떨어져도 그 “충격”에 의해 죽지는 않는 것이다.
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