▶ 물이 전달하는 힘의 크기

▶ 물이 전달하는 힘의 크기

이 놀이 기구 아주 신기하다.

내가 물의 압력에 대해 찾아보고 만든 거야.

그런데 어떻게 나의 작은 무게로 무게가 훨씬 큰 너를 들어올릴 수 있는 거야?

너의 무게는 아래로 작용하는데, 그것이 나를 위로 들어올렸다는 것도 놀라운 일이지.

그러네. 원리가 너무 궁금하다!

먼저, 위의 그림 같은 상황이 실제로 가능한지 관찰해봐.

정말로 무게가 1N인 물체가 무게가 2배인 물체를 들어올렸어.

물의 압력은 모든 방향으로 작용한다는 것은 배웠지?

[참조: 모든 방향으로 작용하는 물의 힘]

그것을 새로운 상황에 적용하는 거야. 물 표면 위에 판을 올리고, 그 위에 힘을 가하는 거야. 그러면 그 힘을 면적으로 나눈 크기의 압력이 물 표면에 가해지겠지.

그 압력을 받은 물은 모든 방향으로 같은 크기의 압력을 전달해. 그래서 물과 닿아있는 다른 물체의 표면에는 추가의 압력이 가해지지.

물과 같은 액체는 방향성이 없구나. 그리고 한 지점에 가해진 압력을 그 크기로 전달하고.

맞아. 만약 두 피스톤이 한 덩어리의 물로 연결되있으면 한 쪽 피스톤에 가한 압력이 물을 통해 다른쪽 피스톤으로 전달 되지. 이렇게 물을 통해 전달된 압력은 다른 피스톤을 움직이게 하지.

관이 U자 모양이라도 압력은 모든 방향으로 고르게 전달되니까 마찬가지야.

이제 지름이 다른 원기둥을 관으로 연결한다고 해봐. 아래 그림처럼. 양쪽의 수면의 표면적이 다르게 만들어. 그리고 면적이 작은 표면에 압력을 가하는 거야. 예를 들어, 작은 면적을 "1", 가한 압력을 "1", 그리고 큰 면적을 "5"라고 해봐.

작은 판에 "1"의 힘을 가하면 면적이 "1"이므로 압력도 "1"이지. 그 압력이 그 크기대로 큰 판에 전달돼. 그런데 큰 원판의 면적은 "5"이므로,

큰 원판에서 얻어지는 힘 = 압력 x 면적 = 1 x 5 = 5

인 거야.

와! 힘이 면적 비대로 키워졌어.

작은 힘을 작은 면적 가하면 꽤 큰 압력이 얻어지지. 물을 통해 이 압력을 전달시켜 큰 면적에 작용하게 하면, 큰 힘이 얻어지는 거야. 물대신 공기와 같은 기체로 채워도 같은 일이 일어나.

scienceorc.net

자동차의 브레이크도 액체가 압력을 전달하는 성질을 이용한 것입니다. 아래에서 알아보세요.

물이 압력을 전달하는 성질을 이용하여, 물체를 뜨고 가라앉게 해보고 싶다면 아래 링크로~