Q. 탄산음료 캔의 바닥이 오목한 이유는?

A. 탄산음료에는 이산화탄소 기체가 녹아 있다. 음료에 압력을 가해 이산화탄소를 용해시킨 것이다.

그런데 기체의 용해도는 온도가 높을수록 낮아진다. 용해돼 있던 기체라도 온도가 상승하면 액체에서 탈출해 다시 기화돼 버린다. 탄산음료 캔을 따는 순간 ‘치익’하는 소리를 내며 빠져나오는 탄산 기체들이 이렇게 기화된 것이라 할 수 있다.

그리고 이를 보면 캔 내부의 압력은 대기압보다 높다는 사실을 알 수 있다. 캔 속에서 기화된 기체들이 캔에서 빠져나오기 위해 내벽을 때리고 있다는 얘기다.

캔의 바닥면을 오목하게 만든 이유는 바로 이 압력을 견딜 수 있도록 하기 위함이다. 만약 바닥을 평평하게 만든다면 내부 압력을 견디지 못해 볼록하게 튀어나올 수 있지만 오목하게 만들면 용기가 닿는 면적이 커져 더 높은 압력을 견딜 수 있다.

철근콘크리트 같은 고강도 건설 자재들이 없었던 시절, 다리를 무지개처럼 반원형으로 볼록하게 만든 것도 이와 같은 맥락이다.Q. 나란히 항해하는 선박은 서로를 끌어당긴다?

A. 선박이 항해를 할 때는 물살이 갈리면서 측면으로 물이 휘게 된다. 그리고 어느 시점에 이르면 선박의 속력보다 휘어 나가는 물의 속력이 빨라진다.

베르누이의 법칙에 따르면 유체의 속력이 빨라질수록 압력은 낮아진다. 때문에 이 같은 선박의 측면부에 위치한 물체들은 선박 쪽으로 끌려오는 현상이 발생한다.

그러므로 대형 선박이 지날 때 측면으로 소형 선박이 지나가는 것은 매우 위험하다. 선박이 만들어내는 물살 때문에 점점 밀려날 것 같지만 실상은 그렇지 않다.

게다가 두 대의 선박이 나란히 항해하는 상황이라면 이렇게 끌어당기는 힘은 더 강해질 것이 자명한 이치다. 이는 집에서도 간단한 실험으로 확인할 수 있다. 물 위에 두 개의 병을 나란히 띄워 놓고 병 사이로 수돗물을 흘려보면 된다. 아마도 병들은 서로 벌어지지 않고 부딪칠 것이다.Q. 사람이 위급 상황에 처하면 초능력을 발휘할 수도 있나?

A. 평범한 여성이 자동차를 번쩍(?) 들어 올릴 수 있을까. 믿기 어렵겠지만 그런 일이 실제로 있었다. 1982년 안젤라 카발로라는 여인에 의해서다.

당시 그녀는 GM의 1964년형 쉐보레 임팔라 자동차를 혼자 힘으로 들어올려 그 밑에 깔려있던 10대 아들 토니를 구해냈다. 차량을 잭으로 받쳐놓고 수리를 하던 토니가 잭이 부러지며 밑에 깔리자 이를 본 어머니가 아들을 살리고자 하는 마음에 초능력에 가까운 힘을 발휘한 것이다.

의학 전문가들에 따르면 인간이 강한 심리적 압박을 받을 경우 아드레날린 호르몬이 근육 속 아드레날린 수용체와 결합하며, 근육의 수축을 돕는 단백질인 액틴(actin)과 미오신(myosin)이 급속도로 생성된다. 아드레날린은 또 호흡수와 혈압을 상승시켜 심장이 한층 강하고 빠르게 뛰도록 만드는 역할도 한다.

코네티컷대학의 운동생리학자인 윌리엄 J. 크레머 교수는 이런 조건 하에서는 인간의 근육이 평상시보다 5~15% 더 강해질 수 있다고 설명한다.

다만 강해지는 정도는 개개인의 유전적 능력이나 근육 발달 정도에 따라 분명한 한계치가 존재한다. 아드레날린은 체내의 여러 억제시스템을 해제시켜 강한 힘을 발휘토록 하지만 그만큼 빠른 속도로 힘을 소진시키기도 하기 때문이다.

만일 우리가 직업 차력사이자 2010년 세상에서 가장 힘 센 사람 선발대회(World’s Strongest Man Competition)에서 2위를 차지했던 브라이언 쇼만큼 강하다면 이 같은 일시적 파워로 비행기를 끌어당길 수도 있을 것이다.

그는 힘들기로는 둘째가라면 서럽다는 데드리프트(dead lift, 사진) 방식으로 무려 500㎏을 들지만 그 또한 대중들 앞에서 최고의 모습을 보여줘야 할 때는 심리 상태를 일종의 전투 모드로 바꾼다고 한다. 아드레날린의 분비를 위해서 말이다.

크레머 교수는 이렇게 말한다. “그의 말대로 수많은 관중들 앞에 서서 아드레날린을 분출시켰다면 괴력을 발휘하는 데 큰 도움이 됐을 것입니다.”

<서울경제 파퓰러 사이언스>