P.R.I

오늘은 공기대포를 직접 만들어보고 종이컵을 쓰러뜨리는 간단한 실험을 해보는 시간을 가졌습니다. 

(깨알 상식: 공기대포에서 볼 수 있는 물리 원리 알고 가기 - [파스칼의 법칙] 프랑스의 물리학자인 파스칼에 의해 생성된 파스칼 법칙은 밀폐된 용기속에 담겨져있는 액체의 한 쪽 부분에 압력을 주면 액체의 각 부분에 같은 크기로 그 압력이 전달된다는 법칙입니다. 

즉 관의 단면적이 작은 부분을 작은 힘으로 밀어도 반대편 큰 부분에서는 큰 힘이 생기게 되는데 이 압력을 이용하여 작은 힘으로 큰 효과를 얻는 것입니다.

이 법칙을 활용한 유압 지렛대는 작은 힘으로 큰 힘을 발생시켜 힘의 이득을 얻을 수 있는 장치입니다. 단면적이 작은 왼쪽 피스톤에 작은 힘을 가하면 파스칼의 법칙에 의해 같은 크기의 압력이 유체의 모든 부분에 가해져 오른쪽 피스톤 까지 전달이 되는 것. 

그러므로 단면적이 비례하는 큰 힘이 물체에 작용하여 작은 힘을 사용하더라도 단면적이 큰 피스톤에  놓여있는 무거운 물체를 들 수 있는 것입니다. 

이를 통해, 파스칼 법칙은 힘의 증폭과 관계된 물리 법칙임을 알 수 있습니다.

[유체역학이란?]  

유체역학은 유체의 움직임과 관련된 물리학의 한 분야로서, 액체와 기체의 흐름, 압력, 밀도, 온도 등의 특성을 연구하는 학문이고, 다양한 분야에서 중요한 역할을 하며, 이론적인 연구와 실용적인 응용을 포괄하는 학문입니다.

실생활 속 유체역학

유압 시스템, 자동차 제동 시스템, 항공 및 우주 공학, 건설 및 구조물 설계, 의료 분야, 환경 공학, 화학 공정, 해양 및 해양 공학 등이 있습니다.

(자세한 내용은 ppt 사진 참고)

공기대포가 종이컵을 쓰러트리는 원리 

공기대포의 옆을 쳤을 때 가해진 압력이 대포 전체로 전해지고 대포 안에 있던 공기가 강하게 밀려나와 앞으로 날아가 앞에 있는 종이컵을 쓰러트리게 되는 것입니다.

이때, 공기대포의 뚫려있는 힘은 작은구멍이 클까요 큰 구멍이 클까요? (조건, 상자의 크기는 같다.)

작은 구멍의 대포의 힘이 더 강합니다.

그 이유는? 

상자의 크기는 같으므로 상자 안의 공기 양은 똑같이 들어 있습니다. 상자에 힘을 가하면 힘을 받은 공기가 빠르게 움직이면서 

구멍 밖으로 빠져 나옵니다. 

이때, 구멍의 크기가 너무 크면 공기가 빠져나가는 표면적이 커져 공기의 힘이 약해지고, 작은 구멍으로는 많은 양의 공기가 한꺼번에 빠져나오다 보니 큰 구멍보다 강하게 나오는 것이다.