生生실험실 - 힘을 키워 주는 물

힘을 키워 주는 물

준비물

실험과 관찰

1. 두 주사기를 고무관으로 연결하고 물을 채운다.

2. 주사기를 스탠드 양 끝에 고정시킨다.

3. 큰 주사기 위에 추를 2개 올려 놓는다.

4. 작은 주사기 위에 추를 1개 올려 놓고 어떤 일이 있는지 관찰한다.

4. 그 외 여러 조합의 추로 실험헤본다.

왜 그럴까요?

개상아. 근데 뭐가 좀 이상하지 않니?

우리의 무게를 비교해 봐. 내가 오른쪽 피스톤을 만 한 힘으로 누르고 있었거든. 그런데 네가 왼쪽 피스톤에 올라 타니까 내가 위로 올라갔잖아.
네 무게는 만 한데 어떻게 그렇게 작은 힘으로 나를 밀어 올릴 수 있었을까?

물론 내가 아래로 누르는 힘은 내 무게와 같으니까 아주 작지.

하지만 유체를 통해서 한 피스톤에서 다른 피스톤으로 전달되는 것은 힘이 아니고 "압력"이라는 것을 기억해야 해.

압력 = 힘/면적

이므로 "면적"에 따라 작은 힘으로도 큰 압력을 얻을 수도 있다는 거야.
[quiz] 작은 힘으로도 큰 압력을 얻을 수 있는 경우는 어떤 때?

힘이 작용하는 면적이 작을수록 압력이 크겠네.

다음 문제!

내가 타고 있는 피스톤의 면적이 1cm²일 때 네가 타고 있는 피스톤의 면적은 그것의 10배라면.

그리고 내가 1kg·중의 힘으로 누르면 왼쪽 피스톤에 새로 더해지는 압력은?

압력은 '힘/면적'이니까

압력 = (1kg·중)/(1cm²) = 1kg·중/cm²

그렇다면 이 압력의 변화가 오른쪽 피스톤에 전달되면 오른쪽 피스톤의 압력은 어떻게 변할까?

그야 왼쪽 피스톤에서 압력이 1kg·중/cm² 증가하였다면 오른쪽 피스톤의 압력도 1kg·중/cm²만큼 변했겠지.

그렇다면 오른쪽 피스톤에 새로 가해진 힘은?

힘은 '압력x면적'이니까

힘 = (1kg·중/cm²)x(10cm²) = 10kg·중

오호! 내가 정리해 볼께.

같은 힘이라도 작은 면적에 힘을 가하면 압력은 꽤 커.
이 압력이 다른 쪽의 큰 면적의 피스톤에 전달되면 힘은 이 압력을 면적만큼 곱한 것이므로 아주 큰 힘이 얻어지지.