RE:물이 든 컵을 엽서로 덮어서 뒤집으면 컵 속의 물은? |
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작성자 | 강준길 | 등록일 | 11.09.30 | 조회수 | 106 |
과학관 질문방을 이용해 주셔서 감사합니다. 이론적으로 가능합니다. 실제로는 아주 정밀한 실험을 하거나, 조금의 조작을 추가하면 가능합니다. 먼저 컵안에 물이 가득차있는 상태에서 공기중으로 들어올리면, 공기와 물이 닿아있는 면을 기준으로 볼때, 위에서는 물의 무게만큼 아래로 중력이 작용하고 있습니다. 이 힘에 의해서 물은 아래로 떨어지게 됩니다. 그런데 밑에서는 공기의 압력(대기압)이 물을 위로 밀어 올리고 있습니다. 이 대기압은 물기둥을 약10m 높이까지 밀어올릴 수 있을 정도로 큰 압력입니다. 단, 물을 위와 아래에서 같은 압력으로 민다면, 서로 상쇄되어 기압의 작용은 없어져 버립니다. 그럼 실제 상황을 봅시다. 컵안에 물이 가득차 있었고 컵은 최대한 수평을 유지하였습니다. 만약 물이 컵 밖으로(아래로) 아주 조금이라도 쏟아지기 위해 움직이면, 컵안에 빈 공간(진공)이 생기게 됩니다. 즉, 물을 위에서 눌러주는 기압은 존재하지 않는 반면에 아래에서는 대기압이 위로 떠 받치고 있습니다. 따라서 물이 10m 이상의 기둥이 되지 않는 한 물을 떠받치는 힘은 충분합니다. 이때 컵이 균형을 잃어버리면, 힘의 균형이 함께 깨지면서 물은 쏟아지게 됩니다. 아마 6년 전의 실험의 경우 매우 우연하게도 컵의 균형이 아주 잘 맞았었던 것 같습니다. 보다 쉽게 실험을 하기 위해서는 컵의 균형이 약간 깨지더라도 힘의 균형이 유지되어야 합니다. 컵에 물을 넣고 스타킹이나 붕대로 입구를 팽팽하게 막습니다. 그리고 컵 둘레를 고무줄로 감아 스타깅이 빠지거나 느슨해 지지 않도록 합니다. 컴에 물 속에 완전히 담근 후 거꾸로 천천히 들어올립니다. 물이 아래로 쏟아지려고 하지면 물의 무게는 스타킹을 막고 있는 대기압을 뚫지 못하게 됩니다. 이때 스타킹 아주 조그만 구멍 하나하나에서 물과 대기압이 힘겨루기를 하기 때문에 약간 흔들린다고 해도 힘의 균형이 쉽게 깨지지 않습니다. |
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