물이 나오는 호스는 왜 꿈틀거릴까?

 남자분들이라면 샤워하기는 귀찮고 머리만 감으려고 물을 트는순간 미친듯이 꿈틀대는 호스때문에 옷까지 젖어버린경험. 다들 한번쯤은 있으셨을겁니다. 또한, 자동차 세차할때는 수압까지 세기에 호스가 아닌 거대한 뱀처럼 요동을 치기도 합니다. 단지 물이 이동하는것 뿐인데, 왜 호스는 이렇게 미친듯한 움직임을 보여주는것일까? 궁금했습니다.

오늘은 물이 이동할때 보이는 호스의 움직임에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 호스는 천연고무,합성고무 등으로 이루어진 고무호스가 있습니다. 그리고 살수용으로 널리 일반가정에서 쓰이고 있는 플라스틱 호스가 있고, 마지막으로 강철,구리,알루미늄 등으로 이루어진 메탈호스가 있습니다. 메탈호스는 주로 증기, 물, 기름을 보내는 용도로 사용된다고 합니다.

또한, 일반적으로 호스는 유압에 견디도록 외면고무,보강층,중간고무,내면고무로 이루어져 있습니다. 사실 위에서 언급한 메탈호스는 물 이외의 액체도 흐르고 위험할수있기에 견고한 재질로 만들어져서 다른 호스처럼 요동치거나 하진 않습니다.

단, 고무호스는 유연성이 크기 때문에 잘 휘어지고 늘어나는 성질로 인해 뱀처럼 운동합니다. 그리고 짧은 호스일수록 요동치며 운동하지 않고, 긴 호스일수록 무한대(∞)를 그리듯이 크게 요동치듯 운동합니다.

만약, 호스에 흐르는 물의 양이 달라지면 어떻게 될까?

 흐르는 물의 양에 따라 호스의 움직임도 달라집니다. 적은 양의 물을 흘려보내면 고무호스라도 거의 움직임이 없습니다. 물의 양을 증가시키면 호스의 움직임도 증가합니다. 움직임을 굳이 수치화 하자면, 무한대 하는 횟수가 같은 시간당 증가한다고 볼수 있습니다.

호스의 직경이 작거나 크면 호스의 움직임도 변할까?

 호스에 흐르는 물의 양 뿐만 아니라 호스의 직경을 변화시키면 호스가 무한대 형태로 움직이는 횟수가 변화합니다. 그 이유는 호스의 직경이 작아지면 흘려보내는 물의 양이 같더라도 수압이 높아지기 때문입니다. 작은 호스에 많은 양의 물을 흘리면 물이 호스를 나가려는 힘도 강해져 호스의 운동량이 급격하게 늘어납니다. 어린시절 수돗가에서 물을 세게 틀면 호스가 요동쳐서 물이사방으로 튀어 선생님께 혼이 난 기억을 떠올리면 될것입니다.

그렇다면, 물의 온도가 호스의 움직임과도 관련이 있을까? 

 결과부터 말씀드리면 관련이 있습니다. 물이 뜨거울수록 호스가 움직이는 운동범위와 횟수가 증가하게 됩니다. 그 이유는 뜨거운 물 일수록 호스의 재질을 더 유연하게 만들기 때문입니다. 물이 뜨거워지면서 호스가 휘어지는데 소요되는 힘이 감소함으로써 분사력이 커지게 됩니다.

호스가 무한대(∞) 형태로 움직이는 이유는?

 호스의 출구 부분이 수압에 의해 물이 나가는 힘과 그에 대한 호스의 반작용 힘에 의해 호스가 뒤로 밀리면서 호스가 휘어지고 다시 휘어진 곳의 안쪽 벽을 물이 밀면 더욱 휘어져서 출구 부분의 방향이 바뀌면서 다시 작용과 반작용이 발생되어 결국 호스는 무한대 형태를 만듭니다.