커피 흘리지 않고 걸어갈 순 없을까?

커피 흘리지 않고 걸어갈 순 없을까?

커피 잔을 들고 걷다 보면 커피가 잔 밖으로 흘러나와 손을 데거나 옷을 버리는 경우가 많다. 아무리 조심스럽게 걸으려 해도 커피를 흘리지 않고 걷기란 쉽지 않다. 그 이유는 무엇일까?

미국 산타바바라 캘리포니아대 기계공학과의 로우슬린 크레체니코브 교수팀은 사람들이 커피를 들고 걷는 실험을 진행했다. 그 결과 사람들은 평균 7~10발자국 걸으면 커피를 흘린다는 사실을 발견했다. 게다가 커피를 흘리지 않고 끝까지 걸을 수 있는 사람은 거의 없다는 사실도 알아냈다.

그 이유를 알아내기 위해 연구팀은 다양한 크기의 컵에 담긴 액체의 고유 진동수를 계산했다. 그 결과 사람의 걸음걸이와 머그컵 속에서 찰랑대는 커피의 고유 진동수가 딱 들어맞는다는 사실을 알아냈다. 고유 진동수가 같다는 것은 사람이 걷는 박자와 컵 속 커피가 출렁거리는 박자가 똑같다는 것을 의미한다. 즉 걸을수록 공명 현상에 의해 커피의 출렁거림은 더 심해진다는 것이다.

특히 컵의 반지름이 7cm, 높이가 10cm인 일반 머그컵에서 이런 현상이 가장 심하게 일어났다. 문제는 갑자기 걷는 속도에 변화를 준다거나 방향을 바꾸면 일정하게 출렁거리던 커피에 카오스가 생겨 커피가 컵 밖으로 빠져나온다는 것이다.

이 연구 결과는 ‘피지컬 리뷰 레터 E’ 2012년 5월에 발표됐다.