식탁에 갑자기 뜨거운 그릇을 놓으면 미끄러져 움직이는 이유는 |
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| 작성자 | 괴산삼보초등학교 | 등록일 | 10.08.09 | 조회수 | 156 |
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미끄러진 그릇이나 컵을 제 자리에 갖다 놓아도 다시 미끄러지는 경우가 많다. 왜 그럴까 ? 컵이나 그릇과 식탁 사이의 마찰력은 어디로 간 것일까 ? 처음에 정지해 있던 컵이나 그릇이 미끄러진다는 것은 미끄러지는 방향으로 어떤 힘이 작용했다는 것인데 그 힘은 무슨 힘일까 ? 이 현상을 주의 깊게 관찰해 보면 컵에 뜨거운 물을 붓기 전에는 컵이 움직이지 않고 있다가 물을 마시기 위해 컵에 뜨거운 물을 부을 때 컵이 미끄러져 가는 것을 발견할 수 있다. 이것을 기체 분자 운동론으로 설명해 보자. 기체의 상태 방정식은 PV = nRT 이고, 기체 분자들의 운동에너지는 절대온도에 비례한다. 컵이나 그릇의 바닥을 보면 오목하게 공간이 있다. 컵을 식탁 위에 내려놓게 되면, 컵의 바닥에 있는 그 공간에 공기 분자들이 갇히게 된다. 컵에 뜨거운 물을 붓게 되면 잠시 후에는 컵을 통해 바닥에 있는 공기 분자들에게도 열에너지가 전달된다. 열에너지를 전달받은 공기 분자들은 온도가 올라가게 되고 (분자운동이 활발해짐) 갇혀 있던 공기 분자의 수나 부피는 일정하므로 압력이 증가하게 된다. 이 압력으로 컵을 위로 들어올리게 되고 공기분자들이 그 틈으로 빠져 나가면서 로켓이 뒤로 가스를 분출하여 앞으로 추진되듯이 컵을 밀게 되고 식 탁 위에서 컵이 미끄러지기 시작한다. 그러나 상 위에 물기가 있다면 쉽게 이런 현상을 발견할 수가 있다. 가두어진 공기의 온도가 상승하면, 그 속에 있는 물이 증발하여 압력이 더 많이 증가한다. 즉, 분자의 운동이 활발해진 요인과 물 분자 수의 증가 요인이 압력을 크게 하는 것이다. 또 한 마찰 계수를 줄이는 효과도 미끄러지게 하는 요인이 된다. |
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