페트병 소용돌이 유체역학효과

페트병을 그냥 뒤집었을 때 꾸룩꾸룩(?)하면서 느리게 내려가는 가장 큰 이유는

공기는 밖에서 안으로 들어오려 하고, 페트병 안의 물은 안에서 밖으로 나가려 하여 둘의 경로가 겹치기 때문입니다.

구조적으로 공기의 이동 통로와 물의 이동 통로를 구분지어 준다면 서로 간의 영향이 없어지므로 물이 빠른 속도로 빠져나오게 됩니다.

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예를 들면 뚜껑에 빨대 2개를 박아 2개의 통로를 만든다면, 한쪽으로는 물이 흘러나오고 한쪽으로는 공기가 들어오면서 매끄럽게 빠져나올 수 있겠습니다.

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또 다른 방법이 흔들어서 소용돌이를 만드는 방법입니다.

이 때, 페트병 입구쪽으로 갈수록 회전 반경이 좁아지는데 각운동량 보존에 의해 물이 회전하는 속도가 증가하여 물이 입구벽쪽에 더 달라붙게 됩니다. 따라서 중심 부분에 뻥 뚫린 빈 공간이 생기며 이를 통해 외부 공기가 안으로 들어오면서 매끄럽게 물이 빠져나가게 되겠습니다.

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유체역학적으로는 "코안다 효과" 도 포함되어 있다고 볼 수 있습니다.

코안다 효과는 좁은 제트가 흐를 때 장애물 표면을 따라 달라붙는 방향으로 휘어지는 현상입니다.

밖에서 안으로 들어오는 공기가 코안다 효과를 만들면서 물이 조금 더 주둥이에 달라붙도록 눌러주는 영향에서 찾아볼 수 있겠습니다.