긱하! 태정태세입니다 :) 이번 영상에 달아주신 댓글들 추석 연휴 동안 정말 하나도 빠짐없이 다 확인했습니다. 연휴 때 댓글로 공부할 줄은 꿈에도 몰랐습니다. 이번에 당첨이 안되셨더라도 이런 이벤트는 앞으로 자주(이번에 반응이 너무 좋았다..) 할테니까요! 영상 꼭 확인해주세요 :) 댓글 달아주신 여러분 모두 감사드립니다! 긱-바!
부족한 설명이 될것 같지만 나름 논리적으로 정리해 보았습니다. :) 물은 응집력이 있어 연결되어 있으면 쉽게 끊어지지 않습니다. 양쪽 비커의 수면에서 관속의 물기둥의 최고점까지의 높이가 다르면 발생한 차이에 비례하여 위치에너지 차이와 힘차이가 발생합니다. 따라서 더 큰힘이 작용하는 곳으로 물기둥이 끌려 가고 응집력에 의해 이 힘은 비커에 물을 끌어당기게 됩니다. 공기는 분자사이의 거리가 멀고 분자사이의 응집력이 거의 없어 이런 현상이 발생하지 않습니다. 제 개인적인 생각인데 물조리개의 끝부분의 직경이 작은것을 사용하면 될것 같기도 합니다. (틀린생각이네요) 위치에너지 운동에너지의 총합만 생각하더라도 물이 움직이는 동안 조금씩 줄게되어 계속적인 순환고리는 만들수 없겠녜요. 과학을 좋아하는 중학교 수학선생님입니다. 학생들 맛있는거 사주게 도와주세요 :)
간단한 유체역학으로 증명해 보겠습니다. 본 질문에 대한 답변의 핵심은 유체가 압력평형을 이루었는가, 아니면 압력평형을 이루지 못해서 유체가 흐르느냐 라고 생각됩니다. 하여 각 비커에서 서로 미는 힘을 아래와 같이 분석해보겠습니다. 글이 길지만 물리를 배운 고등학생 혹은 공대생이라면 누구든지 이해할수 있는 내용입니다. A가 홍초가 차있고 B는 안차있는 비커이며 호수의 입구는 6:36초와 같이 항상 비커 바닥에 있고 대칭적으로 놓아져있다고 가정하겠습니다. A의 홍초의 수면높이를 Ha, B의 홍초 수면높이를 Hb, 비커 바닥에서 호수 최정상의 높이를 H 가정하겠습니다. 유체의 압력은 유체의 높이 * 밀도에만 영향을 받고 같은 높이에선 벽면(관)에 대해 접선 혹은 수직방향으로 같은 압력을 가합니다. 부피와는 상관이 없죠. 유체의 특징입니다. 유체역학에서 기계의 힘을 빌리지 않은 자연상태의 유체의 압력은 간단하게 p(유체의 밀도)*g(중력가속도)*유체의높이 로 구할수 있습니다. i) A비커가 가득차고 B비커가 비어있고 홍초가 완전히 관에 차있지 않았을 때 위의 식을 적용하면 A비커에서 호수 최상단 H로의 압력은 호수 내부의 홍초가 비커내의 홍초를 같은 힘으로 밀어내고 있으므로 A비커내홍초압력[p(홍초밀도)*g(중력가속도)*Ha(바닥에서 비커홍초까지의 높이)] - A관내부홍초압력[p(홍초밀도)*g(중력가속도)*Ha(바닥에서 호수 최상단 홍초까지의 높이)] + 대기압 = 0 + 대기압만 가지고 있습니다. B방향에서 H로의 압력은 Hb 및 p(홍초밀도)가 없기 때문에 홍초압력은 0이며 대기압만 있습니다. ※ 즉, A방향, B방향에서 같은 대기압(무시할만한 미세한 대기압 차이는 있음)으로 호수 내 최고지점 H로 서로 밀고 있고 압력평형을 이루어 유체가 움직이지 않습니다. A에서 B로 홍초가 이동하기 위해서는 A의 홍초 수면 높이(Ha)로 부터 호수의 최정상까지의 높이만큼의 홍초를 밀어낼수 있을만한 추가 대기압이 A쪽에만 가해져야 호수의 가장 높은 지점까지 홍초를 밀어올려 B로 보낼수 있습니다. A쪽에 인위적인 추가압력을 주지못하면 흐를수가 없습니다. ii) A비커가 가득차고 B비커가 비어있고 홍초가 완전히 관에 차있을 때 A비커에서 호수 최상단 H로의 압력은 A비커내홍초압력[p*g*Ha(바닥에서 비커홍초까지의 높이)] - A관내부홍초압력p*g*H + 대기압 = p*g*(Ha-H) + 대기압만큼 압력을 가하고 있습니다. 여기서 HaH로의 압력은 양의 값을 가지게 됩니다. ※참고: 대기압은 대략 1013hPa(101300Pa)이고 p*g*(Ha-H)에서 물의 밀도p를 1000kg/m^3, 중력가속도g를 9.8m/s^2, Ha를 0.1m, H를 0.2m라고 가정하면 pg*(Ha-H)=(1000kg/m^3)*(9.8m/s^2)*(0.1m-0.2m)=1000*9.8*(-0.1)/ms^2= -980Pa이므로 대기압(101300Pa)은 p*g*(Ha-H)보다 아주높음. B비커가 완전히 비어있고 B쪽 호수에 물이 차있을때 B비커에서 호수 최상단 H로의 압력은 p*g*(0-H) = 0 -p*g*H + 대기압이고 대기압이 p*g*H값 보다 더 높아 결과적으로 호수 내부압력은 양의 값을 가지게 되나 A에서 H지점 그리고 B에서 H지점으로 거의 같은 대기압으로 밀고 있으므로 대기압은 상쇄됩니다. 대기압을 상쇄시키고 수식을 비교하면 A쪽의 p*g*(Ha-H)와 B쪽의 p*g*(Hb-H)은 모두 음의 값이 되나 상대적인 압력차이에 따라 유체가 흐릅니다. ※ 시작당시엔 A에서 H로의 압력이 B에서 H로의 압력보다 p*g*Ha만큼 높기 때문에 A비커에서 B비커로 유체가 흐릅니다.(B비커에 홍초가 없기 때문에 p*g*Hb = 0입니다.) 압력비교참고식 : A압력에서 H까지 압력 - B압력에서 H까지 압력 = p*g*(Ha-H) + 대기압 -[p*g*(0-H) - 대기압] = p*g*Ha -p*g*H -0 + p*g*H + 대기압 - 대기압 = p*g*Ha = A비커의 홍초높이만큼의 압력 ※ 시간이 지나면서 B에 유체가 차오르고 이때는 A에서 H로의 압력이 B에서 H로의 압력보다 p*g*Ha - p*g*Hb(Ha>Hb)만큼 높기 때문에 압력이 상대적으로 낮은 B비커로 유체가 흐릅니다. 압력비교참고식 : A압력에서 H까지 압력 - B압력에서 H까지 압력 = p*g*(Ha-H) + 대기압 -[p*g*(Hb-H) + 대기압] = p*g*Ha -p*g*H - p*g*Hb + p*g*H +대기압 - 대기압 = p*g*Ha - p*g*Hb(Ha>Hb) = A비커의 홍초높이만큼 압력 - B홍초높이만큼의 압력 여기서 어떤사람은 이렇게 생각할 수 있겠죠. H기준 A쪽 호수의 유체는 A비커로, B쪽 호수의 유체는 B로 빠지면 되는것이 아니냐... 답은 그렇지 않습니다. 관속에 공기가 다빠져 진공이 잡힌순간부터 물이 분리되어 따로따로 움직일수가 없게됩니다. 진공이 잡히고 공기가 유입이 될수없으면 하나의 실같이 분리할수가 없게 되어버립니다. 물줄기가 분리가 되려면 관속에 공기가 지속적으로 들어가서 공간을 차지하여 물을 분리시켜야 가능한데 호수안에 물이 가득찼고 압력이 높은 A쪽의 호수는 홍초의 최하단부에 있으니 홍초만 계속 호수로 들어가고 공기가 더이상 들어갈수 없는 상황이 되어버린거죠. 만약 압력이 높은쪽 호수가 들리거나 관의 일부분에 구멍이 생겨 공기를 지속적으로 빨아들일수 있게 되면 물보다 가벼운 공기만 빨려올라가고 튜브안에서 공기가 부피(공간)를 차지하게 되며, 유체는 A방향 B방향으로 분리되어 각각 흘러내린 후 압력평형을 이루게 됩니다. iii) 홍초가 관에 가득 차있고 A비커와 B비커의 홍초의 높이가 같아졌을때 비커에 차있는 홍초의 높이를 Hh라고 가정하겠습니다. 이때 A비커에서 호수 최상단 H로의 압력은 A비커내홍초압력p*g*Hh - A관내부홍초압력p*g*H + 대기압 = p*g*(Hh-H) + 대기압만큼 압력을 가하고 있습니다. B비커에서 호수 최상단 H로의 압력은 B비커내홍초압력p*g*Hh - B관내부홍초압력p*g*H + 대기압 = p*g*(Hh-H) + 대기압만큼 압력을 가하고 있습니다. 호수높이 최상단 H에서 A방향이든 B방향이든 같은 압력을 받고 있기 때문에 압력평형이 이루어져 유체가 흐르지 않게됩니다. 설명과 수정을 위해 1시간을 사용한것같습니다. 엔지니어는 항상 배가 고픕니다. 추첨해주시면 감사하겠습니다!
사이펀 효과의 핵심은 대기압입니다. 대기압차가 발생하며 사방에서 같은 힘으로 유체를 눌러주어 물이 흐르는 원리입니다. 액체가 관에 차면 물이 중력 때문에 낙하하는데, 이때 관 속에 진공이 만들어집니다. 이 진공 때문에 생긴 기압차에 의해 관 바깥에서 누르는 압력이 생기고 물이 관으로 빨려들어갑니다. 그리고 결과적으로 관 안에서 누르는 대기압과 바깥에서 누르는 대기압이 평형을 이룰 때까지 물이 이동하는 것입니다. 따라서 관 안에 유체가 있음에도 물이 빨려들어가지 않는 이유는 기압차가 발생하지 않았기 때문입니다.
이미 시간이 많이 지나서 발견한 영상이지만 제 의견을 소심하게 올려봅니다. '관 속의 공기와 홍초의 밀도 차이'+'중력' 떄문에 관이 비어있을 때는 이동이 불가능하고 관이 홍초로 차있을 때는 @이호현님께서 말씀하신 '물의 응집력'+'이미 관의 최고점을 지나간 홍초의 운동력'으로 이동이 가능한 것 같습니다.
유레카! 와 긱블 선생님 덕분에 답을 찾았네요!! 답은 액체내에 부압이 걸리기 때문입니다. 댓들 중 진공도 같은 개념이겠네요. 1. 양 비커는 대기압으로 눌러진 가상의 용기로 볼 수 있고, 물통 같이 액체가 담긴 용기가 형성되었다고 볼 수 있음 2. 액체용기의 디자인을 보시면 Air hole이 존재함. 이 구멍은 액체를 부을때 액체가 빠져나가면서 그 위치를 air가 대신 채워줌으로써 액체가 튀는 것 없이 부드럽게 나올 수 있도록 도와주며, 용기내 진공이 걸려 찌그러지는 것을 방지할 수 있음. 3. 반대로 말하면, 액체용기에 Air hole이 없으면 용기내에는 진공(부압)이 걸림. 부압이 심하면 용기가 찌그러지기도 함. 이러한 부압을 의도적으로 만들어주려면 액체를 버리는 배출구로 air가 들어오지 않아야하고, air hole등 공기가 들어올 수 있는 통로가 없어야함. 4. 즉, 영상에서 관이 액체로 채워져야하는 이유는 관내가 부압이 걸려있어야 그 힘(대기압+높은수압+관내 부압)으로 반대편의 힘(대기압+낮은수압)을 눌러서 평형상태까지 이동할 수 있기 때문. 5. 다시 한 번 풀어쓰면, 관내에 액체가 무조건 가득찰 필요는 없고, 관 끝과 끝이 액체로 막혀있고 그 사이 공기가 부압이 걸려있고(중간에 Air가 들어와서 부압이 해소되면 안되고), 양 비커 사이 수압차가 존재하고, 공기의 부압이 어느정도 크게 작용하면 됨. 6. 하지만, 빈 공간이 크게되면 부압을 작동시키기에 더 많은 힘이 들어가야하므로, 빈 공간은 최소화되는게 좋고, 따라서 관내에 공기는 가급적 적게들어있어야 더 크고 효율적인 사이펀 효과를 볼 수 있다.
★핵심은 호스 내부를 채우고 있는 유체(액체 혹은 기체)의 밀도가 공기보다 무겁느냐 가볍느냐입니다. 이것이 제 0번 조건입니다.★ 예시로 공기보다 무거운 기체(뭐 예시로 수은 증기가 있겠죠)에 색소 가루를 살짝 섞습니다. 1번 비커에 쏟고(공기보다 밀도가 가볍기때문에 물처럼 비커에 쏟을 수 있습니다) 뒤집은 U자 호스(이하 사이펀으로 명명)를 꽂고, 호스의 출구에 2번 비커를 설치합니다. 그리고 영상과 동일한 실험과정을 거치면, 물이 흘러 나왔던 것처럼 무거운 기체도 흘러 나오는 것을 육안으로 확인할 수 있습니다. 공기의 밀도보다 무거운 유체(이하 X)가 담긴 1번 비커가 왼쪽에 있고 비어 있는 2번 비커가 오른쪽에 있습니다. 1번 비커와 2번 비커는 같은 지면에 위치합니다. 1번 비커의 유면(쌓인 유체가 시각적으로 보이는 표면. 이하 1번 유면)으로부터 사이펀의 정점까지의 높이를 H라고 하겠습니다. 만약 H보다 낮은 높이까지 X를 빨아 들인다면 어떻게 될까요? X는 중력에 의해 1번 비커로 다시 돌아갈겁니다. 왜냐면 X의 밀도가 공기밀도보다 무겁기때문이죠. 이를 *1상황이라고 하겠습니다. (이를 수식으로 정확히 설명하는 것은 미주 첫번째로 달겠습니다) 만약 X가 H를 살짝 넘겨, U자의 정점을 정말 사알짝 넘어가면 무슨 일이 일어날까요? 정점을 사알짝 넘긴 X의 밀도가 공기밀도보다 무겁기때문에 2번비커쪽으로 낙하하고 싶을겁니다. (허공에 공기보다 무거운 돌이 떨어지면 아래로 수직 낙하하는 것처럼요). 정점을 살짝 넘긴 X를 X'이라고 표시하겠습니다. 그렇다면 정점을 기준으로 왼쪽에 있는 X(왼쪽에 있는 X는 높이가 H인 유체기둥이죠. 이를 X_라고 명명하겠습니다.)는 어떻게 될까요? *1상황을 설명한 논리에 의하면 1번 비커로 X가 다시 돌아갈겁니다. 이 때, X'은 2번 비커쪽으로, 즉 오른쪽으로 낙하하고 싶죠? 그렇게 X_와 X' 서로 다른 방향으로 낙하하면서, X_와 X'사이에 거의 진공이 생깁니다. 결국 X'는 X_이 낙하하는것에 끌려서 왼쪽으로 끌려가게됩니다. 왜냐면 X_가 X'보다 중력을 훨씬 크게 받아, (서로 밀도는 같은데 양이 더 많잖아요) 정확히 사이펀의 정점에 딱 진공이 생겨도 X'은 X_에 끌려가게 됩니다. 하지만, 현실에선 아마 X_는 X_대로 1번 유면으로 낙하하고, X'은 2번비커바닥으로 낙하할 수 있습니다. 이론과 같지 않은 이유는 '완전한 진공이 형성될 리가 전무하기 때문'입니다. X'이 낙하하면서 결국 호스 내부와 X'사이에 빈틈이 생기길 마련이고, 그 틈으로 공기가 슈우우우웁하고 빨려 들어와 진공상태가 소용 없게 됩니다. 또한, 물 속에서 방귀를 뀌면 방귀 기포가 나오듯이 외부 공기가 X를 뚫고 사이펀 정점의 진공으로 침투할 수도 있습니다. (아마 이로 인해 실제 수세식 변기에서 그르르르릉하는 소리가 날 것 같네요.) 그래서 영상 속 실험에서도, 호스가 X로 거의 꽉 찼을때만 사이펀효과가 일어난겁니다. 왜냐면 거의 꽉 채워야지 X'이나 X_가 낙하하면서 호스 내면과 틈이 거의 안 생기고, 대기의 공기가 X를 뚫고 진공으로 가기에는 뚫어야할 유체들이 너무 많기 때문입니다. 그렇다면 호스 내부가 X로 가득 찼을 때는 자세하게 무슨 일이 발생할까요? 정점을 기준으로 왼쪽 X기둥을 X_1, 오른쪽 X기둥을 X_2라고 하겠습니다. 사이펀의 정점에 조그마한 구멍이 있다면 X_1은 1번 유면에 낙하하고 싶고, X_2는 2번 유면에 낙하하고 싶겠지요(*1상황이 2개인 셈이니까요). 하지만, 영상 속 호스는 당연히 구멍이 없었고, 구멍이 없었기에 X_1이 왼쪽으로 낙하하려는 순간과 X_2가 낙하하려는 순간 정점에 거의 완전한 진공상태가 형성됩니다. 자 그러면 이제 방향성이 문제가 됩니다. 비유를 하자면 X는 고민하는 거죠. 왼쪽으로 떨어져야 하나? 오른쪽으로 떨어져야 하나? 근데 이를 결정하는 요인이 결국 1번 유면과 2번 유면의 높이차가 되는겁니다. 1번유면이 2번 유면보다 높을 경우, *1상황이랑 같습니다. 결국 더 높은 유면에서 낮은 유면으로 X가 흐르게 되는거죠. 그래서 X는 0.0000000001초 고민하다가 결국 오른쪽으로 흐르게 되는겁니다. 그래서 결론은 아래와 같습니다. 0. 작동 유체의 밀도가 공기의 밀도보다 무거운 것이 0번 조건이다. 1. 0번 조건을 만족시, 사이펀의 내부가 X로 가득 차야, 사이펀의 정점부에서 거의 완전한 진공상태의 형성이 가능하다. 이게 1번 조건이다. 2. 0번, 1번 조건을 선행으로 만족한 후, 비커 1번의 유면과 2번의 유면의 높이차가 있어야 결국 사이펀 효과가 정상적으로 일어난다. 3. 위 세 가지 조건을 전부! 만족해야 일어나는 현상이 사이펀효과인 것이다. 태어나서 유튜브 댓글을 이렇게 오래 써 본 것도 처음이네요. 다른 분들 글들 읽는데 약간 만족스럽지 않아서 이렇게 횡설수설해봅니다. 나름 만족하는 대학에서 유체역학을 수강하였고, 만족스러운 학점을 받고 만족스러운 댓글을 달았습니다. (그런데 사실 제가 설명한 모든 것은 고등학교 물리를 열심히 공부한 사람이라면 전부 이해할 수 있습니다) 제 댓글이 당첨되었으면 좋겠네요! 감사합니다! ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- *1: 대기압을 P_air, 대기의 밀도는 rho_air, 기체의 유체의 밀도를 rho_fluid,1번 비커의 유면으로부터 유체 기둥의 높이를 h, 중력가속도를 g라고 명명합니다. 1번 비커의 유면에 작용하는 압력은 P_air인것에 반해, 1번 유면으로부터 거의 수직으로 생성된 무거운 기체의 기둥이 1번 유면에 가해지는 압력은 rho_fluid*g*h+P_air-rho_air*g*h입니다. (1번 유면에 작용하는 대기의 압력)-(거의 수직으로 생성된 무거운 기체의 기둥과 그 기둥의 꼭대기에서 가해지는 대기의 압력)P_air-(rho_fluid*g*h+P_air-rho_air*g*h)=-(rho_fluid*g*h-rho_air*g*h)가 되고, 이는 음수가 됩니다(rho_fluid>rho_air이기 때문에). 거대한 몰캉이 쿠션이 있을때 왼손은 약하게 누르고 오른손은 강하게 누르면 어떻게 될까요? 왼쪽이 위로 솟고 오른쪽이 아래로 꺼지겠죠? 그래서 *1상황에서 h높이만큼 끌여올렸던 유체가 아래로 꺼지는겁니다.
사이펀의 원리는 대기압+물의 중력으로 인해 물이 수위가 낮은쪽으로 옮겨가는 현상입니다. 튜브에 공기가 가득 찬 경우 물의 중력에 의한 부분이 전혀 없죠. 그래서 입으로 빨아 물을 일정 높이까지 올려주면 알아서 물은 떨어지고, 그때부터 대기압+물의 중력 시너지로 계속 물이 흐르게 되는거죠.
사이펀효과가 작동하기 위해서는 두가지 힘이 필요함 1. 기압에 의한 압력 1-1. 기압에 의한 진공상태의 발현 2. 중력 1)구부러진 관 내부에 공기가 차있으면 관내부의 압력과 대기압은 평형상태를 이룸 2)이를 입으로 빨아내어 관내부를 공기가 아닌 유체로 채울시 관 내부의 진공상태 발현(기압차 대기>관내부) 3-1)유체가 구부러진 관의 최고점을 지나지 못할경우 중력에 의해 하강하면서 기압이 낮은 관내부로 공기가 유입되어 사이펀효과 발생x 3-2)유체가 구부러진 관의 최고점을 지날경우 중력에 의해 하강하면서 기압이 낮은 관 내부로 유체가 유입되면서 사이펀효과가 발생 4) 기존 유체가 들어있는 용기(a)와 사이펀효과로 인해 유체가 새로담긴 용기(b)가 관에 작용하는 압력(대기압+중력+유체의질량 등)이 평형을 이룰 경우 사이펀효과는 더이상 일어나지 않고 관내부는 유체가 차있는 진공상태를 유지함 5)a, b 중 어느 한쪽의 유체가 다 빨려나와 관내부에 공기가 유입되면 관 내부와 대기압은 평형을 이루어 사이펀효과는 더이상 일어나지 않음
베르누이의 원리에 따르면 유체의 속력이 증가하면 압력은 감소합니다. 관 안에 유체가 들어있다면 그 유체가 중력에 의하여 흐르며 관 속 유체의 속도가 증가, 압력이 감소하는데 관 내부의 압력이 대기압보다 작아 압력차가 발생하여 유체가 계속 흐르게 됩니다. 이로 인하여 관 내부가 공기로 차있다면 중력에 의해 흐르지 않아 속도에 의한 압력 감소가 일어나지 않을 것이고 사이펀 효과가 나타나지 않습니다. 그렇기 때문에 공기보다 무겁다면 어떤 유체여도 상관없이 사이펀 효과를 관찰할 수 있습니다. 만약 산소보다 가벼운 유체로 가득찬 곳에서 실험을 진행한다면 산소로도 사이펀 효과를 관찰할 수 있습니다.
관내에 공기가 있을때는 관내 공기압력과 물통의 수면을 누르는 대기압력이 같은 대기압이로 평형을 이루기 때문에 물이 빠져나오지 않습니다. 그런데 관내부가 물로 차게 되면 물이있는 부분은 높이에 따라서 압력분포가 달라지게 됩니다. 이는 물에 작용하는 중력 때문인데 높은곳은 압력이 낮게 작용하고 낮은곳은 위에 있는 물의 압력에 그 물들의 무게가 더해 지니깐 압력이 높게 작용하며 높이가 같은 지점의 물들은 압력이 같아지게 됩니다. 그래서 아까 배관 출구부분을 물통 수면보다 낮게 했을때 출구 쪽의 물의 압력이 대기압과 같은 물통 수명의 압력보다 높아지게 되어 출구에서 물은 대기압을 뚫고 밖으로 흘러나가게 됩니다.
비 이과용: 만약에 공기가 아니라 홍체랑 밀도가 같거나 더 큰 유체라면 사이펀 효과가 일어나 이과용: 유체의밀도=R 비커바닥으로부터 유체의높이=H 중력가속도=g 하첨자 왼쪽비커=1 오른쪽비커=2 관의 최고점 기준 왼쪽 관에 차 있는 유체=3 관의 최고점 기준 오른쪽 관에 차 있는 유체=4 가정: 1. 관은 비커의 바닥에 닿아있다. 2. 유체의 점성은 무시 할 만하다. 3. 오른쪽에서 왼쪽으로 유체가 이동하기 원함 4. 1과3, 2와4의 유체는 각각 같은 유체이다 R1=R3, R2=R4 이므로 사이펀원리의 성립조건 R1g(H3-H1)>R2g(H4-H2) g소거 R1(H3-H1)>R2(H4-H2) 현재 1은 공기 2는 홍차가 있는데 2의 홍차 위에는 공기가 있으므로 1의 공기는 H2 만큼 차있다고 생각할 수 있다. 따라서 H1=H2 이고 H3-H1=H4-H2 이므로 R1>R2 이 사이펀 원리의 성립조건이 된다. 결론: 왼쪽비커의 유체의 밀도가 오른쪽비커의 유체밀도보다 커야함
홍초가 관에 가득 차있을때는 대기압이 양쪽 비커부분에서 작용하고 있습니다. 즉 관의 끝부분이 끝점이라 할 수 있습니다. 하지만 관에 공기가 유입되면 관 내부에서도 기압이 있기 때문에 관 내부에서 끝점이 생길것이고 이 끝점이 수면보다 높을 때 사이펀 효과가 일어나지 못하는 것 같습니다.
왜 물리적인 힘을 주지 않았을 때 사이펀 효과가 일어나지 않았는가? 과거 우리 도가에 노자 선생님께서는 자연을 있는 그대로 두어라. 즉, 무위자연을 주장하셨습니다. 그렇게 하면 자연이 도에 따라 움직인다고 하셨죠. 따라서 인간의 인위적 힘이 가해지지 않았기에 만물이 본래의 성질대로 활동하여 유체가 움직이지 않는 것입니다.
액체가 채워져 있는 비커에 중력이 작용하고 호스 내부에도 중력이 작용하여 서로 평형을 이루어 지기 때문에 물이 올라 오지 않습니다. ex) 음료에 빨대를 넣는것과 같습니다. 하지만 호스 내부가 진공 상태가 되거나 비커에 담긴 물질과 같은 물질이 가득 차게 되면(밀폐상태에서) 호스 내부는 비커에 담긴 액체가 높낮이에 상관 없이 채워지게 됩니다. 입으로 호스를 빨아들이는 행위는 우리가 액체를 빨아드리는것이 아니라 호스 내부의 공기를 빨아들여 진공 상태를 만들고 그 진공 상태를 채우기 위해 대기의 중력을 받아 액체가 호스로 진입되어 결국 빨아들이는 입까지 전달되게 됩니다. (보통 빨대로 음료를 마실때입을 떼게 되면 빨대 안의 음료는 더이상 나오지 않고 남아 있는 음료의 수위에 맞춰 내려가게되는데 이때도 빨대 안에 음료에도 중력이 작용 하기 때문입니다.) 그러므로 사이펀 효과를 실현 시키기 위해서는 1. 이동 시킬 호스내부가 진공상태 or 같은 물질로 채워져 있는 상태 2. 옴기고자 하는 목표 지점이 담겨져 있는 액체의 높이 보다 더 낮은곳에 위치 시키기 이 조건이 성립 되어야 사이펀 효과를 실현 할 수 있다고 생각 합니다. 한줄 요약 호스 안이 진공 상태가 아니기 때문에
높은쪽과 낮은쪽 비커의의 수면을 기준으로 각각 평행하게 면을 그으면 호스 안에는 '면 사이에 위치하는 유체'가 생깁니다. 이는 마치 '무게추' 를 달아놓은 것 처럼 반대쪽 물을 잡아당깁니다. 이 현상은 '무게추' 역할인 '면 사이 유체'가 사라질때 까지 작용합니다. 즉 비커의 수면높이가 같아질 때 까지 반대쪽 물을 당깁니다. 당기는힘 = 면사이 유체의 무게×중력
1. 아래쪽 빨때와 위쪽 빨대에서 물이 빠져 나가야 함 2. 허나 공기가 들어 올 구멍이 없음 3. 낮은 위치에 있는 빨대 구멍쪽에 중력의 영향이 더 강하게 끼침 4. 빨대에 액체가 차 있는 상태에서 그냥 들면 높은 쪽으로 공기가 들어가면서 빨대에 공기가 차고 액체가 빠지지만, 높은 위치에 있는 물이 공기가 들어가는걸 막고있음 5. 공기가 들어가 채울 공간을 높은 위치의 물이 채워버림 6. 두 물의 평행이 맞을 때 까지 중력의 영향이 작용하면서 두 물의 높이가 맞아지는 순간 중력이 양쪽에 똑같이 작용하므로 물의 이동이 없어짐 이렇게 하면 되는 부분?
대기압의 문제 때문입니다. 사이펀 효과가 일어나는 원리는 아까전 처럼 차누님이 관을 빨았을때 그때 관 속의 공기를 빨아들임으로써 관속의 기압이 비커속의 홍초를 누르는 기압, 즉 대기압보다 낮아지게 되고 대기압이 비커 속의 홍초를 누름으로써 홍초가 관으로 흘러가게 되는 것이죠. 그런데 관속의 공기가 차있을 때는 왜 작용하지 않을까에 대해 살펴보자면 일단 관속에 차있는 공기는 대기압 상태 입니다. 그런데 비커 속의 홍초를 누르는 기압도 대기압이죠. 그래서 관속의 기압이 대기압이고 홍초를 누르는 기압도 대기압이기 때문에 기압 차가 0이라서 홍초는 흐르지 않는 것 입니다.
@거짓말탐지기 차누님이 비커를 빨면 홍초를 누르는 기압이 대기압보다 낮아지면서 대기압이 홍초를 누르게 되며 흐르게 됩니다 공기가 차있을 때 홍초가 흐르지 않는 이유는 홍초를 누르는 기압이 대기압인 상태이고 관 속의 기압도 대기압이라 차이가 없기 때문에 흐르지 않습니다 어느 정도 정리 해봤는데 어떤가요?
관속에 유체가 움직이지 않아 생긴 문제인 것 같습니다. 즉 핵심을 유체에 이동에 따라 발생하는 압력때문이라고 생각했습니다. 유체에 위치와 대기압에 중점을 두는 것이 아니라 유체의 이동에 중점을 두어 대기압와 중력을 설명하면서 문제를 해결 해야 하것 같습니다. 사이펀 효과를 잘 이해하기 위해서 유체역학인 비행기의 위쪽 날개가 아래쪽보다 유체의 이동속도가 더 빠르게 때문에 작용하는 양력을 설명하는 베르누이의 정리를 중점으로 두고 생각해보았습니다. 베리누이의 정리를 쉽게 중점만 보게 되면 유체가 빠르게 이동하게 될 수도 압력이 낮아진다는 것입니다. 이것으로 설명해 보자면 "물과 공기 모두 유체인데 사이펀 효과가 나타나지 않는 이유"는 유체가 이동하지 않았기 때문입니다. 그래서 외부의 이동이 없는(또는 이동이 적은) 즉, 대기압보다 유체가 흐르는 관속의 압력이 비교적 낮아져 관속으로 유체가 흐르게 되면서 유체가 이동하는것이 유지돌수 있는 것라고 생각했습니다. 그래서 이를 정리해보니 제가 생각한 정답은 '관속의 유체가 움직이지 않아 사이펀 효과가 일어나지 않았다' 입니다.
사이펀은 두 용기 또는 비이커의 물 높이 차이에 의한 압력차이로 발생을 하는데, 연결된 듀브 또는 파이프에 물이 아닌 공기가 있을 때, 두 용기에서의 압력차이가 한 쪽 용기에서 다른 용기로 전달이 되지 않기 때문입니다. 특히나 튜브내 공기는 튜브의 높은 곳에 위치하려고 하며, 이로 인해 높은 곳에 위치한 물이 튜브를 통해 흐를 수 없습니다. 사이펀은 최소한 튜브에 찬 물이 높은 위치의 용기의 수위보다 낮을 때 비로소 발생할 수 있습니다.
시간이 지났지만 올려봅니다 ㅎㅎ 제 생각은 비커가 동일한 높이에 있다고 가정했을때입니다. 기본적으로 응집력이 강하다고 했을때 관중간으로부터 왼쪽 오른쪽의 물은 중력으로 인한 힘은 동일하나 관중간으로부터 오른쪽의 물은 중력으로인한 힘이 비커내 물이 받는 대기압으로 인해 힘이 상쇄될것입니다. 그래서 왼쪽으로 가는힘이 더 세지기 때문에 평행할때까지 물이 이동합니다. 또한 응집력은 관의 사이즈에따라 표면장력으로인해 응집력에 가중을 둘것으로 예상하며 관이 두꺼울수록 사이펀효과는 볼수 없을 것입니다.
대기압의 영향입니다. - 전제 : 왼쪽이 빈 컵, 오른쪽이 가득찬 컵 1. 관에 홍초가 채워진 경우 - 왼쪽 비커와 오른쪽 비커에 동일하게 대기압이 작용하고 수위가 같아질때까지 이동한다 2. 관에 홍초가 없는 경우 - 오른쪽 비커에서 2가지 구역으로 구분하면 (1)관이 있는 구역과 (2)관이 없는 나머지 구역에 이미 동일하게 대기압이 작용하고 수위도 동일하게 평형이 이루고 있어 움직이지 않습니다.
왜 흐르지 않을까? 여러분 반가워요 ~~ 긱블 구독자 내 맘대로 댓글 시간이에요~~ 왜 과에 공기만 있으면 물이 나오지 않냐고요? 스포 부터 하자면 탁자위의 공기의 압력은 관에 있던 비커에 있던 어디있던 압력이 똑같아서 그래요 ㅎㅎ 물 속에 관도 물의 높이가 엄청난 깊이가 아니기에 거의 동일하다고 생각하면 되요 ㅎㅎ 여기서 포인트 압력!! 그 압력이라는 친구가 어떻게 작용했는지 쉽게 알아 볼까요? 우선 초코파이를 담은 통을 진공 상태로 만들면 초코파이가 부풀어 오르죠? 딱 그 원리에요 특히 빨대로 물을 빨아올릴 수 있는 것도 비슷한 맥락이죠 보통 우리 어른이 친구들은 주사기와 원리가 비슷하다 생각해도 좋아요 ㅎㅎ 진공이 되면 물이 따라 올라오는걸 이제 알겠죠? 그렇다면 멈추지 않고 계속 흐르는 이유는 멀까요? 바로 물 높이따라 압력이 달라져서 그래요 물 깊이에 따라 압력이 다르다는 걸 목욕탕과 수영장의 비유로 다들 체험해보셨겠죠? 그 원리로 관을 통해 나온 물들이 밀려 나오기 시작해요 그렇기 때문에 영상처럼 물높이가 같아지면 더 이상 밀어낼 힘이 없어져요 ㅎㅎ 위에 설명한 이유 중 둘 중 하나라도 조건이 맞지 않다면 물은 흐르지 않아요 ~~ 그리고 압력의 차이를 만들지 못한다면 아무런 소용이 없답니다ㅎㅎ 그러니 공기가 든 관만으론 물이 흐르지 않는 것이죠 ~~ 아 참, 중력 친구도 물이 나오게 도와주기는 한답니다ㅎㅎ 더욱 자세한 설명은 긱블에서 해줄테니 걱정하지 말아요 ㅎㅎ (긱블만세) 그럼 재밌는 긱블 내맘대로 댓글 시간이었어요 ㅎㅎ 안녕~~
빨대로 물을 마실떄 빨대 내부로 물이 들어갈 수 있는 이유는 빨대를 사용할 떄 우리는 입으로 빨대 내부의 공기를 빨아 드려 빨대 내 기압을 낮추고 따라서 대기압을 받고 있던 컵 안의 물이 자연스레 빨대로 들어가는 원리 입니다. 긱블이 보여준 실험에서는 입으로 관 내의 공기를 빨아드려 관 내부의 공기의 기압을 낮추어 관의 중간(관이 휘었을 때 최고점이 되는 지점)을 찍은 후에 중력에 의해 자연스레 반대쪽 컵으로 홍초가 이동을 하고 이후 유체의 속력이 증가하면 압력이 감소한다는 베르누이의 법칙에 의해 관이 휘었을 때 최고점이 되는 지점을 넘어선 홍초는 중력을 따로 속력이 더 빨라지며 압력을 감소시켜 계속해서 홍조가 다른 비커 쪽으로 넘어갈 수 있도록 해줍니다. 반면 홍초가 관의 중간(관이 휘었을 때 최고점이 되는 지점)을 자나도록 하는 setting을 해두지 않는다면 관 안에 조금 담겨 있던 홍초는 중력에 의해 자연스레 원래 홍초가 담긴 컵안으로 다시 들어갈 것입니다. (문제의 상황에서는 기본 setting마저도 홍초가 모두 비커 안에 담겨 있도록 했기에 그냥 그대로 원래 홍초가 있던 컵 안에 그대로 홍초는 담겨 있을 것 입니다.) 관이 휘었을 때 최고점이 되는 지점을 찍어야만 중력에 의해 다른 비커가 있는 곳으로 홍초가 흘러갈 수 있고, 이때 중력에 따라 홍초의 속력이 빨라져 압력을 낮출 수 있는데 긱블이 제시한 문제 상황에서는 이러한 작업을 하지 않았기 때문에 앞선 상황처럼 다른 비커로 홍초가 이동하지 못합니다! 쉽게 설명하면 문제 상황과 같이 관에 공기만 들어있다면 비커 내의 대기압과 관속 압력이 동일하기 때문에 아무런 일도 발생하지 않는 것입니다. 물이 담긴 컵에 빨대를 꽂기만 하고 아무 것도 안하고 있으면 아무 일도 안일어나는 것과 똑같다고 생각합니다. + 치킨에 진심입니다... 정말...
공기만 있을때 : 물컵 물 표면 vs 호스 안의 물 표면 에서 대기압끼리 싸움. 힘이 똑같다. 아무일도 일어나지 않음 호스에 물이 차있을때 : 물컵 물 표면 대기압 + 물의 높이차이(압력수두) vs 낮은쪽 물컵 물 표면 대기압. 즉 물의 높이차이만큼 눌러주는 힘에 차이가 생겨서 이동
진공때문이지 않을까? 하고 생각하고 있었는데 차근차근 설명할 수 있을만큼의 지식은 없네용..😂😂 다만 예전에 병원에 입원했을때 포도당 수액 맞을때 느낌이 이상해서 보니까 수액을 다 맞았는데도 빼지를 않아서 제 피가 역으로 딸려올라가는 현상을 목격한적이 있는데 이것도 비슷하다면 비슷한경우 아니였나 싶어요 빈통을 메꾸기 위해 제 피를 스틸해가던 ㅋㅋ 새빨간 그 날의 기억이 잊혀지지 않아요 ㅋㅋ
“관 속에 들어있는 유체가 홍초인지 아니면 기체인지에 따라 사이펀 효과가 발생하는지 여부가 갈리는 이유는 밀도에 있다고 생각합니다. 비커에는 액체가 채워져 있고, 튜브에는 공기가 채워져 있다면, 이 둘을 결합했을 때 주어진 중력과 두 상태 사이의 밀도 차이에 의해 가벼운 기체는 위로 무거운 액체는 아래로 위치하게 됩니다. 따라서 비커에서 튜브를 통해 액체가 흐르지 않고 처음의 상태가 유지되는 것입니다. 입으로 물을 빨아들이는 과정은, 튜브 내의 기체를 신체 내부로 들여보내고 공기가 있던 자리에 액체를 위치시키는 과정입니다. 이 과정을 거치고 나면 더이상 튜브와 비커에 서로 다른 물질이 있는 것이 아니라, 액체라는 하나의 물질만 남겨진 상태가 됩니다. 이 상태에서 비커와 튜브의 유체는 동일해졌으므로 밀도 차이를 고려하지 않아도 됩니다. 액체가 중력이 이끄는 대로 흐르는 일만 남았습니다. 그렇게 튜브까지 채워진 액체는 중력에 의해(튜브 끝 쪽 수위가 액체가 담긴 비커의 수위보다 낮으므로) 반대쪽 비커로 빠져나오게 되는 것입니다. 그렇게 빠져나온 액체가 두 비커 사이에 평형을 이루게 되는 것은 차누님의 설명대로입니다.” ... 가 제 생각인데, 제가 문과이다보니 구체적인 용어나 수식은 전혀 아는게 없어서 이정도로밖에 상상할수가 없네요😂 문돌이도 재미있게 과학을 배울 수 있는 영상 만들어주신 긱블 채널에 항상 감사드립니다. 위 생각에 대한 피드백이나 교정은 댓글로 달아주시면 저도 많이 배우도록 하겠습니다!
문과 고3입니다 고1때까지 과학을 좋아했구요 핵심은 진공상태라고봅니다. 진공상태일경우 물체를 빨아들이는성질이 생깁니다 예를들면 진공청소기 같은거죠 공기로 차있을경우엔 유체라해도 공기가 아래로 흘러떨어질정도의 중력의 영향을 받지못합니다. 무계가 없기때문이죠 즉 물처럼 순환. 흐를수없다는것이며 그러면 호스안에 빈공간 즉 진공상태가 발생되지 않습니다. 그러나 물의경우. 물은 입으로 빨면 물이 가득차게되고 중력의 영항으로 출구로 흘러떨어집니다. 그럼 입구구분이 진공상태가돼고 비커의 물을 빨아들이는것입니다.
대기압이 1기압 이라 가정할때 양쪽 비커 모두 1기압을 가지고 있고 한쪽 비커가 비어있는경우엔 양쪽모두가 기압이 1기압으로 힘의 평행으로 인해 홍초의 이동이 불가능 합니다. 비커가 양쪽모두 홍초로 차있다면 관안의 유체에도 1기압 의 압력을 가지게 되는것이라 힘이 평행하여서 이동이 불가능하고 인위적인 힘으로 관의 제일높은 지점까지 홍초를 넘긴다면 관안의 압력은 중력+기압이 작용하고 홍초의 유체 인력으로 인한 사이펀의 효과가 생기는것이 아닌가 싶습니다ㅎㅎ 확실하지 않지만 고등학생때 화학을 좋아해서 .ㅎㅎ 다시한번 옛생각하며 고민해봤습니다. Feat. Pv=NRT
뭔가 있어보이고 유식해보이는 사이펀 효과말고 유체에 작용하는 압력의 평행상태로 설명하겠습니다. 먼저 간략한 모식도를 표현하겠습니다. 이해를 위해서 관을 가운데를 기준으로 나누겠습니다. 왼쪽비커-왼쪽관-오른쪽관-오른쪽비커 현재 두 비커는 오픈된 상태이기 때문에 동일한 대기압을 받습니다 그러므로 대기압에 대해서는 무시가 가능합니다. 그러므로 위 현상은 오로지 홍초의 압력만으로 설명이 가능합니다. 바닥에서 관의 최대 높이를 h'이라 하고 비커에 들어있는 홍초의 높이를 h라고 하겠습니다. 현재 홍초는 오른쪽관-오른쪽비커 에만 들어있습니다. 또한 그 높이는 h이기 때문에 각각의 비커와 관은 홍초의밀도*중력가속도*h만큼의 압력을 가지고 있습니다. 또한 이 둘의 압력은 똑같기 때문에 평행상태를 이루고 있습니다. 하지만 여기서 차누님이 홍초밀도*중력*(2h'-h)*관의넓이 만큼의 힘을 주어 관속을 모두 유체로 채운다면 이제 홍초는 기존의 평행상태가 깨집니다. 이제 왼쪽관-오른쪽관-오른쪽비커에 홍초가 들어있습니다. 왼쪽관과 오른쪽관은 같은 높이를 가지고 있기에 동일한 압력인 홍초의밀도*중력가속도*관의최대높이를 가지고 있습니다. 또한 왼쪽 비커에 대해 서로 상반된 힘을 작용하기에 서로 상쇄가 됩니다. 하지만 아직 오른쪽 비커에는 홍초가 들어있습니다. 그렇기 때문에 오른쪽 비커와 왼쪽비커는 홍초의밀도*중력가속도*(두 비커의 높이차) 만큼의 압력차이가 발생합니다. 그렇기 때문에 사이펀 효과라는 위 현상이 발생하고 오른쪽 비커의 유체가 왼쪽 비커로 이동하는 현상이 일어납니다. 그리고 두 비커의 높이 차가 zero가 되는 시점에서 압력의 차가 동일해지며, 위 현상은 끝나게 됩니다.
이게 아닐까 생각합니다! 관 안에서 떨어지는 각도로 있는 유체가 중력에 의해 아래로 떨어지면 뒤따르던 유체들이 그 공간을 메꾸기위해 딸려오게됩니다. 이 조건(관속 떨어지는 구간 안의 유체가 딸려오는 구간의 유체보다 무거운 상태)이 계속될 수 있는 상태가 지속되는 조건이 충족되면 계속 졸졸졸 딸려가는것 같습니닷
우리가 살고있는 수많은 건물들의 지하 혹은 옥상에는 기계실 혹은 펌프실이 있는데 이 펌프실에는 당연히 물탱크가 있고 물탱크 또한 펌프의 위치와 같거나 하단, 상단에 수십톤을 저장하는 물탱크가 있습니다 문제는 물탱크가 펌프보다 밑에 위치했을 때인데 물탱크에 펌프와 연결을 해주는 배관을 연결하고 펌프를 돌리면 물이 올라올까요?? 안올라옵니다 펌프가 공기를 빨아드리진 않거등요 그래서 물오름탱크란걸 설치하는데 펌프보다 하단에 있는 물탱크부터 배관, 펌프까지 물을 채워주는 보조 수조입니다 이를통해 물을 꽉 채우고 펌프를 돌리면 정상적으로 펌프가 물을 퍼나를 수 있습니다 이게 다 응집력 때문이죠
요약 : 관 내부에 홍초가 없으면 공기의 1기압이 평형을 이루어 움직이지 않는다. 관 내부에 홍초가 가득 차있을 때 홍초가 이동하는 이유는 높은 곳에 있는 홍초의 수면에 1기압 만큼의 대기압이 작용해서 홍초를 밀어내어 관 끝의 홍초가 나오는 거에요. 이때 관 안에 홍초가 없다면 홍초 수면을 누르는 대기압인 1기압과 관 내부에 들은 공기의 대기압 1기압이 서로 평형을 이루어 움직이지 않는 거에요. 만약 관 내부가 진공 상태라면 홍초가 움직이겠죠. (더 자세히 설명해보자면 높은 곳의 홍초에 1기압 + 홍초의 무게 가 작용해요. 낮은 곳의 비커에는 공기뿐이니 1기압만 작용해요. 이때 관 내부에 홍초가 가득차있다면 유체는 고기압에서 저기압으로 움직이니 낮은 곳으로 흘러요. 만약 관 내부에 공기로 가득 차 있다면 홍초가 든 비커에 마찬가지로 1기압 + 홍초 무게가 있을거에요. 그런데 관 내부에도 공기가 있어서 1기압이 작용해요. 따라서 홍초가 관 내부에 이동하긴 할거에요. 딱 홍초의 무게만큼이죠. 하지만 반대쪽으로 흐르지는 못해요. 이것은 마치 콜라에 빨대를 꽂으면 콜라 수면만큼은 빨대에 콜라가 차오르는 것과 같은 현상이에요.) 지코바 순살 소금반 양념반 맛있겠네여^^ ㅎㅎ
빨대를 입으로 빨음으로써 빨대속은 진공상태가 된다. 이때 빨대 속 압력차이가 중력보다 강하므로 중력을 거슬러 반대편 수압이 낮은 쪽으로 이동하게 된다. 빨대 속이 진공상태인 것을 어떻게 알 수 있냐면 양쪽이 평행해졌을 때 빨대 속 수위가 비커의 수위보다 약간 올라간 것으로 확인할 수 있다
공기가 차있는경우엔 공기가 유체를 차단하는 상태이기에 홍초가 가득찬비커에서 비어있는비커로 이동하지않죠. 기본적으로 유체는 서로닿으면 자석처럼 서로 합쳐지려는 성질이 있습니다. 그렇기때문에 관을이용해 다른곳으로 이동시키게되면 높은곳에서 동일한 수위가 될때까진 중력과 압력에의해서 호수안의 물이 이동하며 동일한 수위가 되면 양쪽 비커의 압력이 같아지기에 멈추는 현상이죠. 기름이 가득찬드럼통에서 자바라를 이용해 작은드럼통에 옮겨담을때도 같은현상을 볼수있습니다.
정답은 홍초의 심정입니다.홍초의 심정이 사이펀의 핵심인데,홍초가 관안에 있었으면 전우애가 깊기때문에 같이 가주어서 서로의 양을 똑같이 만듭니다. 하지만 아무도 다른쪽으로 관을 타고가지 않는다면 굳이 홍초의 입장에서는 갈 필요가 없습니다. 그래서 홍초의 심정을 이해한다면 이문제를 쉽게 풀수있습니다.
호스 속 기체가 형성되는 순간 사이펀 현상은 없어집니다. 맥주나 탄산수로 실험해보면 사이펀현상은 관찰하기 어렵습니다. 기체가 발생하면 호스 좌측의 물은 a비커로 호스 우측 물은 B비커로 나뉘게되고 흐름은 종료됩니다. 사이펀 현상은 관 내부가 진공이어야하고, 이로 인한 호스 좌우측간 유체 무게끼리 상쇄된 후, 그보다 도착점이 더 낮아야 수위차로 흐른다는 것입니다.
1. 액체와 기체의 성질 차이(1)-분자간 인력 그리고 비압축성 같은 유체지만 액체는 분자들 사이에 강한 인력이 작용하여 그것을 담는 용기(열린 공간) 안의 공간을 일정한 밀도를 가지며 가득 채우며 떨어지지 않으려 하지만, 기체는 분자간 인력이 약해서 공간 제약을 두지 않는 이상(풍선 같은 닫힌 공간)일정한 부피 내에 존재한다고 할 수 없는 상태가 된다. 고체,액체,기체 상태일 때 분자간의 밀집도를 떠올려보자. 특히나 기체는 닫힌 공간 내에서 주는 압력이나 온도조건 등에 따라 그 밀도가 변화한다. 이러한 성질을 '압축성' 이라 한다. 액체는 이와 상관없이 밀도가 일정하다. 이러한 성질을 '비압축성'이라 한다. 이로 인해 기체가 있는 비커와 액체가 있는 비커는 질량차이가 존재한다. 2. 액체와 기체의 성질 차이(2)-점성 위에서 설명한 이유로 인해, 액체는 기체에 비해서는 움직임이 자유롭지 못하다. 특히, 액체에 따라 물체 혹은 용기의 표면에 흐르는 정도가 다른 것을 보았을 것이다. 이는 유체의 흐름을 방해하는 마찰력 즉 '점성' 이라 한다. 액체는 점성을 가진 유체이다. 3. 힘의 평형 액체가 비커에 담겨있는 상태에는 중력, 대기의 압력과 유체 내부의 압력이 평형 상태이다. 관을 꽂았다고 해서 새로운 외압력이 생기거나 내부압력이 커지지 않는다. 다만 위가 막혀있는 관이었다면, 액체가 담긴 비커에 들어가면서 주변의 액체 높이와 맞지 않는 현상(모세관 현상)이 나타날 수 있지만 이는 표면장력에 의한 현상이지 액체를 움직일 외력이 발생한 것은 아니다. 4. 힘의 평형 깨트리기 관을 통해 액체를 옮기고싶다? 당연히 외력이 필요하다. 힘의 평형을 깰 힘이 있어야 상태를 변화시킨다. 비커 윗면에서 누르는 힘을 주던가, 관의 반대편에서 끌어당기는 힘을 주던가 이다. 관으로 액체를 빨아들임으로 인해 관을 따라 움직인다. 1,2의 이유로 액체는 서로 떨어지지 않으려 하기 때문에 수위는 낮아지며 관쪽으로 움직인다. 만약 빨아들임을 멈췄을 때, 관의 경사 방향에 따라 올라왔던 액체가 도로 돌아갈 수도 있고 비어있는 비커로 이동할 수도 있다. 이것이 중력가속도에 의해 위치에너지에서 운동에너지로 전환되는 과정이다. 5. 힘의 평형 2-베르누이의 법칙 액체가 관 쪽으로 움직이고 완전히 왼쪽의 비커로 액체가 이동하는 상태는 힘의 평형이 깨진 상태이다. 액체의 내부에서 관 쪽으로 운동방향이 생겼고, 움직이는 압력(동압)이 생겼다고 할 수 있다. 대기압이 비커에 담긴 액체 표면을 누르고 있는 것과(정압) 관의 시작점과 최고점 그리고 끝점에 대한 위치에너지 생성 및 운동에너지로의 전환도 영향이 있다. 이 세가지 요소를 압력에 대한 관계식으로 만든 것이 베르누이 방정식 이다.(단, 비압축성 유체에 대해서만 성립한다.) 이 식에 의해서 압력의 평형 상태를 계산해보면 액체의 이동량을 알 수 있다(면적×높이). 비커가 위치한 높이가 달리도, 비커의 지름이 달라도 액체의 이동이 멈췄을 때, 두 비커의 수위는 이 식에 의해 같아질 것이다.
3줄요약으로 답변 남겨보겠습니다. 1. 홍초가 차누님의 숨결에 매혹되서 끌려갔기 때문 2. 옛말에 시작이 반이다 라는 말이 있습니다. 그리고 가만히 있으면 반이라도 간다는 말이 있습니다. 이 둘을 합치면 반과 반이 모여 전체가 되는데 가만히 냅둘 때는 반만 되기 때문에 안되지만 시작(차누님이 한번 빨아주기)을 하고 가만히 냅두면 전체를 다 해준 것이 되기 때문에 되는 것입니다. 3. 치킨먹고 싶당
베르누이의 원리(유체의 속력이 증가하면 압력이 감소한다.)에 따라 처음에 액체를 구부러진 관을 따라서 이동시키면 관 내부의 이동하는 액체의 압력이 대기압보다 감소해서, 대기압이 높은 곳의 통의 수면을 누르는 효과가 발생됩니다. 그르고 구부러진 관을 통해 흐르는 액체가 높은 통에 담긴 핵체의 수면 아래로 내려가게 되면 중력의 영향으로 관 속의 액체는 아래쪽으로 떨어지게 되고, 관 속의 압력을 대기압보다 더 낮게 유지시켜서 액체가 계속해서 흐를 수 있도록 합니다. 그러다가 높은 통에 담긴 액체의 수면이 관 입구까지 내려가게 되면 액체의 이동이 끝나게 됩니다.
이해가 안되시는분께 설명드리겠습니다. 1. 관 안에 빨려들어간 양의 홍초는 대기압을 받고있는 비커의 홍초 밀어낼만큼의 수압이 없고 결과 다시 아래로 돌아오지 못한다. 1-1 그럼 관안의 홍초를 반만 빨면 형태를 유지하는가? 그렇지 않다. 관의 일정부분 채워지거나 꽉 차서 이미 흘러내리는 경우가 아니라면 관속의 공기에 의해 대기압과 홍초의 중력에 의한 힘이 발생하기 때문에 도로 내려올 것이다. 2. 관을 채운 홍초는 중력의 원리에 의해 올라간 중앙 지점에서 정확히 반만 나뉘어져있는 형태를 유지할수 없으므로 윗부분부터 차례로 흘러 내리게된다. 3. 비커부터 관이 홍초로 꽉차있기 때문에 관이 비어있을때와 다르게 비커의 대기압의 영향으로 비커속 홍초를 밀어내게 되고 결과 관으로 상승한다. 3-1 관이 비었을 경우 관 안에 차있는 공기압과 홍초자체의 중력으로 인해 홍초가 스스로 올라가지는 못한것. 즉 관이 꽉 차있다는 뜻은 관의 반대편 공기압이 사라짐과 동시에 중력의 영향으로 홍초는 흘러내릴것이고, 남은 자리를 채우기위해 비커속의 대기압으로 인해 홍초를 밀어내는것이다. 이 문제의 포인트는 관에 대기압이 존재하는가, 그리고 어느지점부터 중력의 영향이 강해지는가 두가지라고 보시면 됩니다.
사이펀효과는 유체의 속력이 증가할때 관내부의 압력이 대기압보다 감소해서 압력이 낮은곳으로 밀어내는 힘에 의해 이루어 집니다. 만약 물이 담겨있는 위치가 높을경우 압력차는 더 커서 약간의 공기가 있다해도 물을 밀고 나올수는 있으나 관을 채우고 있는 공기량이 많을경우 대기압의 차이를 유지할수가 없고 물이 넘어오지 못합니다. 또한 공기보다 물의 압력계수가 차이가 많이나고 물끼리 붙으려고 하는 장력이 발생해야 힘들 전달할수 있는데 물끼리 붙어있지 못한다면 물끼리 힘을 전달할수 없습니다. 물이 담긴 비이커가 만약 물을 옮기려는 비이커보다 높이가 높은곳에 위치한다면 물을 누르는 대기압 때문에 물이 다시 이동할수 있겠지만 관안에 차있는공기보다 충분히 높은 대기압을 얻을수 있도록 높여야 합니다.
정답: 물분자의 응집력 때문에 올라가는거 입니다. 비슷한 예로는 식물이 뿌리를 통해서 빨아들인 물이 중력을 이겨내고 물관을 통해서 위로 올라가려면 물 분자의 응집력이 있기에 올라가기 때문입니다. 그러나 기체는 물 분자들 보다 분자 배열이 더 넓게 흐터져 있어서 기체의 응집력은 없습니다.(이게는 정확이 잘 모르는데 있으면 아주 조금이라도 있겠죠)
모든 물질의 힘은 큰 곳에서 작은 곳으로 이동하며 힘의 균형을 맞추게 됩니다.(단! 예외 물의 농도는 저농도에서 고농도로 이동) 따라서 홍초가 비커에 머무르는 힘보다 반대쪽 비어있는 비커에 작용하는 힘이 클 때 힘이 같아질 때까지 이동하지만 호스안에서의 유체의 힘이 홍초에 작용하는 응집력과 대기압, 중력 즉 힘이 호스와 비어있는 비커에 작용하는 힘이 적어 이동하지 않는다고 생각합니다. 반대로 호스에 홍초를 채우고 수위를 낮추면 중력과 이미 홍초가 가진 응집력으로 힘의 균형이 무너지면서 힘이 같이 질 때(홍초의 높이) 까지 이동하게 됩니다!!!
기압은 항상 동일하게 작용하는데 사이펀 현상은 이 유체가 그 힘이 양쪽 파이프에서 동일하게 작용되기 때문에 수위가 맞춰지면서 이동하는거고 한쪽 컵에 아무것도 없을 때 옮겨지지 않는것은 일단 파이프에는 양쪽에 기압이 걸려있지 않은 상태인데 중력을 거스르고 파이프를 이동하는것은 불가능하기 때문. 고로 물이 스스로 파이프를 거슬러 올라와야 된다는 것인데 이것은 중력이 있는 한 불가능. 중력 이상의 힘으로 반대쪽을 입으로 빨아내면 양쪽에 걸리는 압력이 동일하게 만들 수 있으므로 이동이 가능함. 물론 이 때 이동하는 량은 양쪽의 수위가 동등해 질때 까지만 이동함.
연속체 개념 배우지 않은 사람도 이해하기 쉽게는 설명을 못하겠는데... 베르누이 방정식은 유선을 따라 적용되는데 호스를 유체로 채워놓지 않으면 반대쪽 비커와는 끊어져서 넘어갈 압력수두차가 존재하지 않죠. 호스안의 공기 역시 대기압과 같기 때문에 홍초 수면에서의 압력이 호스 내 공기의 압력보다 높아지게 해야 홍초가 넘어갈 수 있는 유인이 생기게 됩니다. 이때문에 호스를 입으로 쭉 빨아서 음압을 주면 비로소 홍초가 움직이기 시작하고, 반대편 비커로 넘어가게 되죠~
6:50 제가 생각했을땐 일단 관속에 유체가 있어야 사이펀 효과가 일어날것 같습니다. 그 이유인즉슨 관속 유체의 무게보다 대기압이 더 강하게 작용해 그에 따른 기압차로 유체가 움직이는것이기 때문이라고 유츄해 봅니당 그렇기 때문에 유체가 차있지 않을때는 사이펀 효과가 일어나지 않는거죠
@@user-kj7zw1el2g 영상을 보면 알겠지만 사이펀 효과는 물이 나오는 지점의 높이가 원래 담겨있던 통의 물의 지면으로부터의 높이보다 낮아야하는데 무힌동력을 하려면 그걸 둥글기 연결해야됨 그럼 첫번째 물통이 마지막 물통보다 지면부터의 높이가 낮아야하는데 첫번째 높이부터 점점 낮아지기 때문에 물리적으로 불가능 함
@@user-kj7zw1el2g 그러니까 쉽게 말하면 저상황에서 사이펀효과를 발생시키려면 (편의상 1번, 2번, 3번,4번 물뿌리개로 통칭) 2번 물뿌리개가 1번 물뿌리개보다 낮아야함. 그리고 3번 물뿌리개가 2번 물뿌리개보다 낮아야함. 그리고 4번 물뿌리개가 3번 물뿌리개보다 낮아야함. 그러면 다시 1번 물뿌리개를 4번물뿌리개보다 낮춰야함. 4번보다 낮은 1번, 1번보다 낮은 2번, 2번보다 낮은 3번, 3번보다 낮은 4번, 4번보다 낮은 1번..... 이렇게 반복되는게 가능하다 생각하시나요.
공기는 유체지만 대기압이 작용하고있는 것이므로, 홍초의 분리된 표면에 작용하는 대기압이 평형이다. 따라서 더이상 평형을 이루고자하는 어떠한 불평형 상태가 존재하지 않기 때문에 수위가 유지된다. 반면 관의 양쪽 끝 점으로 연결된 부분이 연속적으로 연결된 공간 내에서, 중력방향으로 작용하는 대기압이 서로 차이를 보이게 되는 형태가 되면 양쪽 그릇에 작용하는 대기압이 불평형상태이기때문에 평형이 될 때까지 수위가 변하는 것니다.
사이펀 효과가 일어나려면 관내의 유체가 가지는 중력 에너지가 비커 내에 유체를 굴곡관의 최고 높이까지 올릴 만큼의 에너지보다 커야 합니다. (호스의 끝이 비커의 높이보다 낮아야 하는 이유도 이 때문) 하지만 공기의 비중이 물의 비중보다 작기 때문에 관내에 공기가 차있게 되면 관내 공기가 가지는 중력 에너지가 비커 내에 있는 홍초를 끌어올릴 만큼 강하지 못합니다. 따라서 사이펀효과가 일어나지 않습니다.
이미 관 안에는 홍초를 위에서 누르는 대기압과 같은 압력으로 공기가 있으니까 아닐까요? 입으로 빨아서 압력을 홍초를 끝까지 땡겨서 홍초가 관 끝에 있는경우에 홍초 수면보다 낮으니까 압력이 조금 더 높고, 압력이 다를때에 높은데서 낮은 쪽으로 흐르니까. 홍초 높이가 같아지면서 관 속의 압력이랑 양쪽에 담긴 홍초의 수압이 같아지면서 멈추는거 같네요 ㅎㅎ (수식은 1도 모르는 지나가던 문과)
질문의 해답: 유식하게 말하면 관 속의 공기와 물의 레이놀즈 계수가 달라서 그렇습니다. 쉽게 설명하면 공기를 포함한 모든 유체는 끈적거림이 있는데 (점성) 공기보다는 물이, 물보다는 꿀이 더 끈적거리겠죠. 덜 끈적한 공기의 점성 만으로는 압력차이로 물을 이동할 수 없어서 같은 점성의 물이 힘을 전달해야먄 이동이 됩니다.
답: 물은 스스로 위로 (그것이 관 속이던 밖이던) 당연히 갈 수 없습니다. 별다른 힘이 가해지지 않았으니까요. 그러나 물은 위에서 아래로 흐를 수 있죠? 그래서 관의 최고점을 넘어 기존 수면보다 아래까지만 힘을 주어 (빨아올려서) 놔주면 그다음부터는 중력에 의해 물이 위에서 아래로 흐르듯 물이 파이프로 계속 흘러나옵니다. 물이 어떻게 연속적으로 위로 올랐다 내려가냐구요? 진공상태이니 관 앞쪽의 낮은 위치에 있는 물이 흐르며 바로 뒤에있는 물을 당겨내고 또 그 당겨진 물이 바로 뒤에 있는 물을 당겨내고 반복 되니 그 파이프가 얼마나 높은곳까지 휘어있던간에 진공구간의 끝이 수면보다 아래라면...결국 강이 바다로 흐르고 비가 하늘에서 땅으로 내려오고 책상에 물을 쏟으면 바닥에 떨어지는 것과 다르지 않다는 겁니다.
홍초가 옮겨지는이유는 관의 2분의1지점에 홍초가 넘어가면 당연히 흘러내리겠죠? 그런데 홍초가 내려갈때 2분의1저에 있는 홍초뿐만이 아니라 뒤에있는 홍초도 같이 끌어야 관에있는 홍초가 내려간단 말입니다. 쉽게말하면 야구에서 공격팀중 한명이 1루에 있습니다. 그런데 두번째 사람이 1루로 올려고 하면 원레 1루에있던사람은 당연히 2루로 달려가겠죠? 그러므로 홍초가 있을때 조금 빨아주면 중력과 물의힘때문에 물은 관을따라 올라가게돼고,반대쪽으로 배출되는 원리입니다... 저도 정확한건 아니지만 대충70%는 맞는것같네요...
물이 차있는 비커에서 관의 최고점까지 유체를 올리려면 물의 높이부터 관의 최고점까지 해당하는 유체의 무게만큼 빨아들이는 음압이 있어야 합니다. 물이 차있는 비커의 물의 수면으로부터 관의 최고점까지를 A관, 관의 최고점에서 비어있는 비커의 수면까지의 관을 B관으로 명명하면. A관의 유체의 무게보다 B관의 유체의 무게가 더 무거울 때 유체는 A에서 B로 이동을 합니다. 즉, 관의 내부 직경이 동일하고 A관과 B관의 유체가 동일하다고 가정하면 길이가 더 긴쪽으로 유체가 이동합니다. 문제처럼 A관에는 홍초가 차있고 B관에는 공기만 차있다면 B관의 공기의 무게는 A관의 유체보다 가볍기 때문에 관 내부의 유체는 A관 쪽으로 이동합니다.
관 내부의 공기가 관 내부의 홍초를 누르는 압력은 대기압으로 관 외부의 공기가 홍초를 누르는 힘과 같습니다. 따라서 관 안에는 원래 차 있던 홍초높이까지 차다가 같은 지점에서 멈추게 되는 것이죠. 이 말은 즉 홍초가 관속을 타고 들어가려면 관 내부의 압력이 낮아지던지, 또는 비커에 가해지는 공기의 압력이 높아져야 홍초가 압력차로 이동하게 됩니다. 현재 비커에 설정되어 있는 구조에는 관 끝이 수면보다 아래를 향하더라도 관 안과 밖의 압력은 동일하고 두 압력이 변하는 외부 요인이 없습니다. 따라서 홍초는 이동하지 않게 됩니다.
긱하! 태정태세입니다 :)
이번 영상에 달아주신 댓글들 추석 연휴 동안 정말 하나도 빠짐없이 다 확인했습니다. 연휴 때 댓글로 공부할 줄은 꿈에도 몰랐습니다.
이번에 당첨이 안되셨더라도 이런 이벤트는 앞으로 자주(이번에 반응이 너무 좋았다..) 할테니까요! 영상 꼭 확인해주세요 :)
댓글 달아주신 여러분 모두 감사드립니다!
긱-바!
혹시 주둥이 끝부분이 많이 휘어져서
최고수위보다 끝부분이 훨씬 낮은 물뿌리개를 여러개 연결하면
줄줄이 사이펀 효과가 가능하지 않을까요? 누가 답변 부탁드립니다!!
@@mango96_photo 답변 감사드립니다. A-> B ... -> E 까진 가능하더라도 E->A는 안되는거군요
공기가홍초속에는없고홍초위에있고다른비커는비어있기때문에홍초가있는비커가비어있는비커보다공기의위치가높아서
이것은 과학입니다
물통3D프린터로봇의시면되는거아니에요
홍초도 쫀심이 있는데 자기 빨아주는사람이 있는쪽으로 이동하는게 당연하다고 생각합니다
ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
미친ㅋㅋㅋㅋㅋ
ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ맞네
정답이다 이게
ㅗㅜㅑ
정답제시 : 간단하게 빈관 안에 기체가 차서 대기압만큼 눌러서 안넘어감. 액체를 누르는 압력이 대기압, 빨대쪽에서 누르는 압력도 대기압으로 같음. 누르는 힘이 같음.
올라가라 얍
맛있는거 먹어라 얍
입벌려 치킨먹어라 얍
태권도 얍얍얍
빈관 안에 기체가 차서 대기압만큼 눌러서 안넘어감. 빨대쪽에서 누르는 압력도 대기압으로 같음. 누르는 힘이 같음
부족한 설명이 될것 같지만 나름 논리적으로 정리해 보았습니다. :)
물은 응집력이 있어 연결되어 있으면 쉽게 끊어지지 않습니다.
양쪽 비커의 수면에서 관속의 물기둥의 최고점까지의 높이가 다르면 발생한 차이에 비례하여 위치에너지 차이와 힘차이가 발생합니다.
따라서 더 큰힘이 작용하는 곳으로 물기둥이 끌려 가고 응집력에 의해 이 힘은 비커에 물을 끌어당기게 됩니다.
공기는 분자사이의 거리가 멀고 분자사이의 응집력이 거의 없어 이런 현상이 발생하지 않습니다.
제 개인적인 생각인데 물조리개의 끝부분의 직경이 작은것을 사용하면 될것 같기도 합니다. (틀린생각이네요)
위치에너지 운동에너지의 총합만 생각하더라도 물이 움직이는 동안 조금씩 줄게되어 계속적인 순환고리는 만들수 없겠녜요.
과학을 좋아하는 중학교 수학선생님입니다. 학생들 맛있는거 사주게 도와주세요 :)
와.....
선생님이 참여하시기 있나요? ㅋㅋㅋㅋㅋ
학생들 대결하는데 실제 교사가 ;;;
초딩들 농구하는데 고딩이 와서 덩크를 꽃아 보리기
초등학생들 농구하는대 체육쌤이 오셔서 덩크 해보리는격
간단한 유체역학으로 증명해 보겠습니다.
본 질문에 대한 답변의 핵심은 유체가 압력평형을 이루었는가, 아니면 압력평형을 이루지 못해서 유체가 흐르느냐 라고 생각됩니다.
하여 각 비커에서 서로 미는 힘을 아래와 같이 분석해보겠습니다.
글이 길지만 물리를 배운 고등학생 혹은 공대생이라면 누구든지 이해할수 있는 내용입니다.
A가 홍초가 차있고 B는 안차있는 비커이며 호수의 입구는 6:36초와 같이 항상 비커 바닥에 있고 대칭적으로 놓아져있다고 가정하겠습니다.
A의 홍초의 수면높이를 Ha, B의 홍초 수면높이를 Hb, 비커 바닥에서 호수 최정상의 높이를 H 가정하겠습니다.
유체의 압력은 유체의 높이 * 밀도에만 영향을 받고 같은 높이에선 벽면(관)에 대해 접선 혹은 수직방향으로 같은 압력을 가합니다. 부피와는 상관이 없죠. 유체의 특징입니다.
유체역학에서 기계의 힘을 빌리지 않은 자연상태의 유체의 압력은 간단하게 p(유체의 밀도)*g(중력가속도)*유체의높이 로 구할수 있습니다.
i) A비커가 가득차고 B비커가 비어있고 홍초가 완전히 관에 차있지 않았을 때
위의 식을 적용하면
A비커에서 호수 최상단 H로의 압력은 호수 내부의 홍초가 비커내의 홍초를 같은 힘으로 밀어내고 있으므로 A비커내홍초압력[p(홍초밀도)*g(중력가속도)*Ha(바닥에서 비커홍초까지의 높이)] - A관내부홍초압력[p(홍초밀도)*g(중력가속도)*Ha(바닥에서 호수 최상단 홍초까지의 높이)] + 대기압 = 0 + 대기압만 가지고 있습니다.
B방향에서 H로의 압력은 Hb 및 p(홍초밀도)가 없기 때문에 홍초압력은 0이며 대기압만 있습니다.
※ 즉, A방향, B방향에서 같은 대기압(무시할만한 미세한 대기압 차이는 있음)으로 호수 내 최고지점 H로 서로 밀고 있고 압력평형을 이루어 유체가 움직이지 않습니다.
A에서 B로 홍초가 이동하기 위해서는 A의 홍초 수면 높이(Ha)로 부터 호수의 최정상까지의 높이만큼의 홍초를 밀어낼수 있을만한 추가 대기압이 A쪽에만 가해져야 호수의 가장 높은 지점까지 홍초를 밀어올려 B로 보낼수 있습니다. A쪽에 인위적인 추가압력을 주지못하면 흐를수가 없습니다.
ii) A비커가 가득차고 B비커가 비어있고 홍초가 완전히 관에 차있을 때
A비커에서 호수 최상단 H로의 압력은 A비커내홍초압력[p*g*Ha(바닥에서 비커홍초까지의 높이)] - A관내부홍초압력p*g*H + 대기압 = p*g*(Ha-H) + 대기압만큼 압력을 가하고 있습니다. 여기서 HaH로의 압력은 양의 값을 가지게 됩니다.
※참고: 대기압은 대략 1013hPa(101300Pa)이고 p*g*(Ha-H)에서 물의 밀도p를 1000kg/m^3, 중력가속도g를 9.8m/s^2, Ha를 0.1m, H를 0.2m라고 가정하면 pg*(Ha-H)=(1000kg/m^3)*(9.8m/s^2)*(0.1m-0.2m)=1000*9.8*(-0.1)/ms^2= -980Pa이므로 대기압(101300Pa)은 p*g*(Ha-H)보다 아주높음.
B비커가 완전히 비어있고 B쪽 호수에 물이 차있을때 B비커에서 호수 최상단 H로의 압력은 p*g*(0-H) = 0 -p*g*H + 대기압이고 대기압이 p*g*H값 보다 더 높아 결과적으로 호수 내부압력은 양의 값을 가지게 되나 A에서 H지점 그리고 B에서 H지점으로 거의 같은 대기압으로 밀고 있으므로 대기압은 상쇄됩니다. 대기압을 상쇄시키고 수식을 비교하면 A쪽의 p*g*(Ha-H)와 B쪽의 p*g*(Hb-H)은 모두 음의 값이 되나 상대적인 압력차이에 따라 유체가 흐릅니다.
※ 시작당시엔 A에서 H로의 압력이 B에서 H로의 압력보다 p*g*Ha만큼 높기 때문에 A비커에서 B비커로 유체가 흐릅니다.(B비커에 홍초가 없기 때문에 p*g*Hb = 0입니다.)
압력비교참고식 : A압력에서 H까지 압력 - B압력에서 H까지 압력 = p*g*(Ha-H) + 대기압 -[p*g*(0-H) - 대기압] = p*g*Ha -p*g*H -0 + p*g*H + 대기압 - 대기압 = p*g*Ha = A비커의 홍초높이만큼의 압력
※ 시간이 지나면서 B에 유체가 차오르고 이때는 A에서 H로의 압력이 B에서 H로의 압력보다 p*g*Ha - p*g*Hb(Ha>Hb)만큼 높기 때문에 압력이 상대적으로 낮은 B비커로 유체가 흐릅니다.
압력비교참고식 : A압력에서 H까지 압력 - B압력에서 H까지 압력 = p*g*(Ha-H) + 대기압 -[p*g*(Hb-H) + 대기압] = p*g*Ha -p*g*H - p*g*Hb + p*g*H +대기압 - 대기압 = p*g*Ha - p*g*Hb(Ha>Hb) = A비커의 홍초높이만큼 압력 - B홍초높이만큼의 압력
여기서 어떤사람은 이렇게 생각할 수 있겠죠. H기준 A쪽 호수의 유체는 A비커로, B쪽 호수의 유체는 B로 빠지면 되는것이 아니냐... 답은 그렇지 않습니다. 관속에 공기가 다빠져 진공이 잡힌순간부터 물이 분리되어 따로따로 움직일수가 없게됩니다. 진공이 잡히고 공기가 유입이 될수없으면 하나의 실같이 분리할수가 없게 되어버립니다. 물줄기가 분리가 되려면 관속에 공기가 지속적으로 들어가서 공간을 차지하여 물을 분리시켜야 가능한데 호수안에 물이 가득찼고 압력이 높은 A쪽의 호수는 홍초의 최하단부에 있으니 홍초만 계속 호수로 들어가고 공기가 더이상 들어갈수 없는 상황이 되어버린거죠. 만약 압력이 높은쪽 호수가 들리거나 관의 일부분에 구멍이 생겨 공기를 지속적으로 빨아들일수 있게 되면 물보다 가벼운 공기만 빨려올라가고 튜브안에서 공기가 부피(공간)를 차지하게 되며, 유체는 A방향 B방향으로 분리되어 각각 흘러내린 후 압력평형을 이루게 됩니다.
iii) 홍초가 관에 가득 차있고 A비커와 B비커의 홍초의 높이가 같아졌을때 비커에 차있는 홍초의 높이를 Hh라고 가정하겠습니다. 이때
A비커에서 호수 최상단 H로의 압력은 A비커내홍초압력p*g*Hh - A관내부홍초압력p*g*H + 대기압 = p*g*(Hh-H) + 대기압만큼 압력을 가하고 있습니다.
B비커에서 호수 최상단 H로의 압력은 B비커내홍초압력p*g*Hh - B관내부홍초압력p*g*H + 대기압 = p*g*(Hh-H) + 대기압만큼 압력을 가하고 있습니다.
호수높이 최상단 H에서 A방향이든 B방향이든 같은 압력을 받고 있기 때문에 압력평형이 이루어져 유체가 흐르지 않게됩니다.
설명과 수정을 위해 1시간을 사용한것같습니다.
엔지니어는 항상 배가 고픕니다. 추첨해주시면 감사하겠습니다!
와
이 설명이 가장 맞습니다.
저도 커서 이런 설명을 할 수 있는 사람이 되고싶어요
대부분의 사람들은 위 댓글은 처음 한 문단, 마지막 한 문단만 읽었습니다.
베르누이 법칙이 올해부터 물1 교육과정에소 빠져서 고딩들은 이제 모름ㅋㅋ
물이 무한으로 순환하려면 우선 몇가지 조건이 맞아야 합니다만 대표적인 조건으로는 바로 하늘의 기운과 대지의 기운이 만나...
안 사요
?
@Ma jang 온 우주가 나서서 도와줄듯
@Ma jang 알면 상처받을테니 모르는게 좋아 니가 알필요없어
아 안산다고요!!
물이 없는 곳에서 이정도의 수둔을...
나 왜 또 난린드디어 나 왜 또 난린드디어 나 왜 또 난린드디어 내가 왜 신청했지 내가 왜 군대로 나한테 왜 니가 그따구로 나한테 왜 이렇게 누추한곳에 가서 내가 왜 신청했지
@@후우꾸꾸우후오오후우 후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호
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@@chunsik6974 구불거리는것같음ㅋㅋㅋㅋㅋ
ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
2:59 “오 여보!” ???????
???!!!
야 저새끼입막아!
그래서 그다음은요? 아그냥 궁금해서
미친?
오 여보(오 여기봐!)
로 추측하는데 아니라면...
@@kkzsd 음.... 알려고 하지마
물의 정령과 계약을 했어야지
엘퀴
물의 신은 안 되누? ㅇㅋㅇ..
아 그걸 깜빡했네
아닠ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
아쿠아 불러....
사이펀 효과의 핵심은 대기압입니다.
대기압차가 발생하며 사방에서 같은 힘으로 유체를 눌러주어 물이 흐르는 원리입니다.
액체가 관에 차면 물이 중력 때문에 낙하하는데, 이때 관 속에 진공이 만들어집니다.
이 진공 때문에 생긴 기압차에 의해 관 바깥에서 누르는 압력이 생기고 물이 관으로 빨려들어갑니다.
그리고 결과적으로 관 안에서 누르는 대기압과 바깥에서 누르는 대기압이 평형을 이룰 때까지 물이 이동하는 것입니다.
따라서 관 안에 유체가 있음에도 물이 빨려들어가지 않는 이유는 기압차가 발생하지 않았기 때문입니다.
오오
잘 배우고 갑니다
징징
오오
이게 정답이구나..
이미 시간이 많이 지나서 발견한 영상이지만 제 의견을 소심하게 올려봅니다.
'관 속의 공기와 홍초의 밀도 차이'+'중력' 떄문에 관이 비어있을 때는 이동이 불가능하고 관이 홍초로 차있을 때는 @이호현님께서 말씀하신 '물의 응집력'+'이미 관의 최고점을 지나간 홍초의 운동력'으로 이동이 가능한 것 같습니다.
유튜브는 태그 안되요ㅋㄹㅋㄹㅋㅎㅋㅎㅋㄹㅋㄹㄹㅋ
귀여우시네ㅋㅋㅋ
@@user-wk1vb4rm8v ?
5:40 ㄷㄷ 친구한테 써먹어야겠다
나눠먹을때?
@@systis 그냥 집에서 보여주기용 으로여 ㅋㅋ
빠는걸요?
잘빨아요
ㅁㅊ
무한동력 배터리:야 너두?!
???:인류는 깨달았다... 어떻게 태양이 생겼는지...
무환동력ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
무환동력 배터
리
ㅋㅋㅋㅋ
제 채널에 꽁돈 버는법 올려놓음. 볼사람은 보셈.ㅤㅤ
그냥 홍초가 넘어가기 귀찮아서 안가는게 아닐까요?
컼
지나가다 이과로써 정말 화가나서 추천박고갈게요
이게 답이네요
나도 학원 가기 귀찬은것과 같은 원리
문과인 저로써는 최고의 답입니다..^^
썸넬 보고 무한으로 즐기는 줄 알았는데 아니네ㅋㅋㅋㅋㅋ
ㄹㅇㅋㅋ
무한으로 즐겨요
유레카!
와 긱블 선생님 덕분에 답을 찾았네요!!
답은 액체내에 부압이 걸리기 때문입니다.
댓들 중 진공도 같은 개념이겠네요.
1. 양 비커는 대기압으로 눌러진 가상의 용기로 볼 수 있고, 물통 같이 액체가 담긴 용기가 형성되었다고 볼 수 있음
2. 액체용기의 디자인을 보시면 Air hole이 존재함. 이 구멍은 액체를 부을때 액체가 빠져나가면서 그 위치를 air가 대신 채워줌으로써 액체가 튀는 것 없이 부드럽게 나올 수 있도록 도와주며, 용기내 진공이 걸려 찌그러지는 것을 방지할 수 있음.
3. 반대로 말하면, 액체용기에 Air hole이 없으면 용기내에는 진공(부압)이 걸림.
부압이 심하면 용기가 찌그러지기도 함.
이러한 부압을 의도적으로 만들어주려면 액체를 버리는 배출구로 air가 들어오지 않아야하고, air hole등 공기가 들어올 수 있는 통로가 없어야함.
4. 즉, 영상에서 관이 액체로 채워져야하는 이유는 관내가 부압이 걸려있어야 그 힘(대기압+높은수압+관내 부압)으로 반대편의 힘(대기압+낮은수압)을 눌러서 평형상태까지 이동할 수 있기 때문.
5. 다시 한 번 풀어쓰면, 관내에 액체가 무조건 가득찰 필요는 없고,
관 끝과 끝이 액체로 막혀있고
그 사이 공기가 부압이 걸려있고(중간에 Air가 들어와서 부압이 해소되면 안되고),
양 비커 사이 수압차가 존재하고,
공기의 부압이 어느정도 크게 작용하면 됨.
6. 하지만, 빈 공간이 크게되면 부압을 작동시키기에 더 많은 힘이 들어가야하므로, 빈 공간은 최소화되는게 좋고,
따라서 관내에 공기는 가급적 적게들어있어야 더 크고 효율적인 사이펀 효과를 볼 수 있다.
그렇다...이 실험에서 물뿌리개는 5개가 아니라 2개면 충분했다... 맴찢
이거 실험 실패했으니까 환불해 주세요
8만원 맴찢
오 개쩐다. 춤을..ㅎㅎ
ㅋㅋ
좋은 경험,두번다시 이런 결함(멍청짓 미안)이 없을겁니다 다음번엔 성공하시기를 🙏🙏🙏
왜나면 홍초가 그쪽으로 가고싶지 않았기때문이죠
천잰데?
와 홍초의입장까지 생각해주는 당신....ㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
@@user-cv1vv1kj6n 그는 도덕책
@@9circle_0721 뭐하는놈임?
역시 문과다
공기의 무게와 홍초의 무게는 다르기 때문에 관안에서 끌어당기는 힘이 다를것이며 공기는 물(홍초)보다 가볍기때문에 물(홍초)을 중력의해 떨어지는 힘을 만들어 내면 그것이 물을 끌어당겨 사이펀 효과가 나타는것 입니다
과학적인 현상들을 재미도 있으면서 직접 눈으로 확인할 수 있으니 좋은 것 같아요! 신기하네요
일단 사이펀 효과의 가장 기초적인 원리는
몰라서 지금 긱블 보잖아
ㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ 맞는말이닼ㅋㅋ
ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㄹㅇ 미쳤닼ㅋㅋㅋㅋ
ㅋㅋㅋㅋㅋzㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
ㄹㅇㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
★핵심은 호스 내부를 채우고 있는 유체(액체 혹은 기체)의 밀도가 공기보다 무겁느냐 가볍느냐입니다. 이것이 제 0번 조건입니다.★
예시로 공기보다 무거운 기체(뭐 예시로 수은 증기가 있겠죠)에 색소 가루를 살짝 섞습니다. 1번 비커에 쏟고(공기보다 밀도가 가볍기때문에 물처럼 비커에 쏟을 수 있습니다) 뒤집은 U자 호스(이하 사이펀으로 명명)를 꽂고, 호스의 출구에 2번 비커를 설치합니다. 그리고 영상과 동일한 실험과정을 거치면, 물이 흘러 나왔던 것처럼 무거운 기체도 흘러 나오는 것을 육안으로 확인할 수 있습니다.
공기의 밀도보다 무거운 유체(이하 X)가 담긴 1번 비커가 왼쪽에 있고 비어 있는 2번 비커가 오른쪽에 있습니다. 1번 비커와 2번 비커는 같은 지면에 위치합니다. 1번 비커의 유면(쌓인 유체가 시각적으로 보이는 표면. 이하 1번 유면)으로부터 사이펀의 정점까지의 높이를 H라고 하겠습니다.
만약 H보다 낮은 높이까지 X를 빨아 들인다면 어떻게 될까요? X는 중력에 의해 1번 비커로 다시 돌아갈겁니다. 왜냐면 X의 밀도가 공기밀도보다 무겁기때문이죠. 이를 *1상황이라고 하겠습니다. (이를 수식으로 정확히 설명하는 것은 미주 첫번째로 달겠습니다)
만약 X가 H를 살짝 넘겨, U자의 정점을 정말 사알짝 넘어가면 무슨 일이 일어날까요? 정점을 사알짝 넘긴 X의 밀도가 공기밀도보다 무겁기때문에 2번비커쪽으로 낙하하고 싶을겁니다. (허공에 공기보다 무거운 돌이 떨어지면 아래로 수직 낙하하는 것처럼요). 정점을 살짝 넘긴 X를 X'이라고 표시하겠습니다.
그렇다면 정점을 기준으로 왼쪽에 있는 X(왼쪽에 있는 X는 높이가 H인 유체기둥이죠. 이를 X_라고 명명하겠습니다.)는 어떻게 될까요? *1상황을 설명한 논리에 의하면 1번 비커로 X가 다시 돌아갈겁니다. 이 때, X'은 2번 비커쪽으로, 즉 오른쪽으로 낙하하고 싶죠? 그렇게 X_와 X' 서로 다른 방향으로 낙하하면서, X_와 X'사이에 거의 진공이 생깁니다. 결국 X'는 X_이 낙하하는것에 끌려서 왼쪽으로 끌려가게됩니다. 왜냐면 X_가 X'보다 중력을 훨씬 크게 받아, (서로 밀도는 같은데 양이 더 많잖아요) 정확히 사이펀의 정점에 딱 진공이 생겨도 X'은 X_에 끌려가게 됩니다.
하지만, 현실에선 아마 X_는 X_대로 1번 유면으로 낙하하고, X'은 2번비커바닥으로 낙하할 수 있습니다. 이론과 같지 않은 이유는 '완전한 진공이 형성될 리가 전무하기 때문'입니다. X'이 낙하하면서 결국 호스 내부와 X'사이에 빈틈이 생기길 마련이고, 그 틈으로 공기가 슈우우우웁하고 빨려 들어와 진공상태가 소용 없게 됩니다. 또한, 물 속에서 방귀를 뀌면 방귀 기포가 나오듯이 외부 공기가 X를 뚫고 사이펀 정점의 진공으로 침투할 수도 있습니다. (아마 이로 인해 실제 수세식 변기에서 그르르르릉하는 소리가 날 것 같네요.) 그래서 영상 속 실험에서도, 호스가 X로 거의 꽉 찼을때만 사이펀효과가 일어난겁니다. 왜냐면 거의 꽉 채워야지 X'이나 X_가 낙하하면서 호스 내면과 틈이 거의 안 생기고, 대기의 공기가 X를 뚫고 진공으로 가기에는 뚫어야할 유체들이 너무 많기 때문입니다.
그렇다면 호스 내부가 X로 가득 찼을 때는 자세하게 무슨 일이 발생할까요? 정점을 기준으로 왼쪽 X기둥을 X_1, 오른쪽 X기둥을 X_2라고 하겠습니다. 사이펀의 정점에 조그마한 구멍이 있다면 X_1은 1번 유면에 낙하하고 싶고, X_2는 2번 유면에 낙하하고 싶겠지요(*1상황이 2개인 셈이니까요). 하지만, 영상 속 호스는 당연히 구멍이 없었고, 구멍이 없었기에 X_1이 왼쪽으로 낙하하려는 순간과 X_2가 낙하하려는 순간 정점에 거의 완전한 진공상태가 형성됩니다.
자 그러면 이제 방향성이 문제가 됩니다. 비유를 하자면 X는 고민하는 거죠. 왼쪽으로 떨어져야 하나? 오른쪽으로 떨어져야 하나? 근데 이를 결정하는 요인이 결국 1번 유면과 2번 유면의 높이차가 되는겁니다.
1번유면이 2번 유면보다 높을 경우, *1상황이랑 같습니다. 결국 더 높은 유면에서 낮은 유면으로 X가 흐르게 되는거죠. 그래서 X는 0.0000000001초 고민하다가 결국 오른쪽으로 흐르게 되는겁니다.
그래서 결론은 아래와 같습니다.
0. 작동 유체의 밀도가 공기의 밀도보다 무거운 것이 0번 조건이다.
1. 0번 조건을 만족시, 사이펀의 내부가 X로 가득 차야, 사이펀의 정점부에서 거의 완전한 진공상태의 형성이 가능하다. 이게 1번 조건이다.
2. 0번, 1번 조건을 선행으로 만족한 후, 비커 1번의 유면과 2번의 유면의 높이차가 있어야 결국 사이펀 효과가 정상적으로 일어난다.
3. 위 세 가지 조건을 전부! 만족해야 일어나는 현상이 사이펀효과인 것이다.
태어나서 유튜브 댓글을 이렇게 오래 써 본 것도 처음이네요. 다른 분들 글들 읽는데 약간 만족스럽지 않아서 이렇게 횡설수설해봅니다. 나름 만족하는 대학에서 유체역학을 수강하였고, 만족스러운 학점을 받고 만족스러운 댓글을 달았습니다. (그런데 사실 제가 설명한 모든 것은 고등학교 물리를 열심히 공부한 사람이라면 전부 이해할 수 있습니다)
제 댓글이 당첨되었으면 좋겠네요! 감사합니다!
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*1: 대기압을 P_air, 대기의 밀도는 rho_air, 기체의 유체의 밀도를 rho_fluid,1번 비커의 유면으로부터 유체 기둥의 높이를 h, 중력가속도를 g라고 명명합니다. 1번 비커의 유면에 작용하는 압력은 P_air인것에 반해, 1번 유면으로부터 거의 수직으로 생성된 무거운 기체의 기둥이 1번 유면에 가해지는 압력은 rho_fluid*g*h+P_air-rho_air*g*h입니다.
(1번 유면에 작용하는 대기의 압력)-(거의 수직으로 생성된 무거운 기체의 기둥과 그 기둥의 꼭대기에서 가해지는 대기의 압력)P_air-(rho_fluid*g*h+P_air-rho_air*g*h)=-(rho_fluid*g*h-rho_air*g*h)가 되고, 이는 음수가 됩니다(rho_fluid>rho_air이기 때문에).
거대한 몰캉이 쿠션이 있을때 왼손은 약하게 누르고 오른손은 강하게 누르면 어떻게 될까요? 왼쪽이 위로 솟고 오른쪽이 아래로 꺼지겠죠? 그래서 *1상황에서 h높이만큼 끌여올렸던 유체가 아래로 꺼지는겁니다.
아~ 오케이 완전히 이해했어!
ㄷ
미친
제 채널에 꽁돈 버는법 올려놓음. 볼사람은 보셈.ㅤㅤ
우욱..이과다
사이펀의 원리는 대기압+물의 중력으로 인해 물이 수위가 낮은쪽으로 옮겨가는 현상입니다. 튜브에 공기가 가득 찬 경우 물의 중력에 의한 부분이 전혀 없죠. 그래서 입으로 빨아 물을 일정 높이까지 올려주면 알아서 물은 떨어지고, 그때부터 대기압+물의 중력 시너지로 계속 물이 흐르게 되는거죠.
아 이해가 됩니다.
사이펀효과가 작동하기 위해서는 두가지 힘이 필요함
1. 기압에 의한 압력
1-1. 기압에 의한 진공상태의 발현
2. 중력
1)구부러진 관 내부에 공기가 차있으면 관내부의 압력과 대기압은 평형상태를 이룸
2)이를 입으로 빨아내어 관내부를 공기가 아닌 유체로 채울시 관 내부의 진공상태 발현(기압차 대기>관내부)
3-1)유체가 구부러진 관의 최고점을 지나지 못할경우 중력에 의해 하강하면서 기압이 낮은 관내부로 공기가 유입되어 사이펀효과 발생x
3-2)유체가 구부러진 관의 최고점을 지날경우 중력에 의해 하강하면서 기압이 낮은 관 내부로 유체가 유입되면서 사이펀효과가 발생
4) 기존 유체가 들어있는 용기(a)와 사이펀효과로 인해 유체가 새로담긴 용기(b)가 관에 작용하는 압력(대기압+중력+유체의질량 등)이 평형을 이룰 경우 사이펀효과는 더이상 일어나지 않고 관내부는 유체가 차있는 진공상태를 유지함
5)a, b 중 어느 한쪽의 유체가 다 빨려나와 관내부에 공기가 유입되면 관 내부와 대기압은 평형을 이루어 사이펀효과는 더이상 일어나지 않음
ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ일하다 망해서 대표님께 다이렉트로 자문 구하기ㅋㅋㅋㅋㅋ
@@lioreenq 제발 컨셉이였으면
@@lioreenq ㅠㅠ
제 채널에 꽁돈 버는법 올려놓음. 볼사람은 보셈.ㅤㅤ
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@@user-ry8pr9bl1g 찰싹
베르누이의 원리에 따르면 유체의 속력이 증가하면 압력은 감소합니다.
관 안에 유체가 들어있다면 그 유체가 중력에 의하여 흐르며 관 속 유체의 속도가 증가, 압력이 감소하는데
관 내부의 압력이 대기압보다 작아 압력차가 발생하여 유체가 계속 흐르게 됩니다.
이로 인하여 관 내부가 공기로 차있다면 중력에 의해 흐르지 않아 속도에 의한 압력 감소가 일어나지 않을 것이고 사이펀 효과가 나타나지 않습니다.
그렇기 때문에 공기보다 무겁다면 어떤 유체여도 상관없이 사이펀 효과를 관찰할 수 있습니다.
만약 산소보다 가벼운 유체로 가득찬 곳에서 실험을 진행한다면 산소로도 사이펀 효과를 관찰할 수 있습니다.
나도 배루누이로 설명헐랬는데 이거보고 실망함 ㅋㅋㅋ이미있어서 ㅠㅠ
수능 화이팅하세요 👏👏
수능 화이팅!
@@ubye8071 이렇게 설명 가능하심?
아 그리고 수능 힘내세요. 서울로 가시길 바랍니다.
관내에 공기가 있을때는 관내 공기압력과 물통의 수면을 누르는 대기압력이 같은 대기압이로 평형을 이루기 때문에 물이 빠져나오지 않습니다.
그런데 관내부가 물로 차게 되면 물이있는 부분은 높이에 따라서 압력분포가 달라지게 됩니다. 이는 물에 작용하는 중력 때문인데 높은곳은 압력이 낮게 작용하고 낮은곳은 위에 있는 물의 압력에 그 물들의 무게가 더해 지니깐 압력이 높게 작용하며 높이가 같은 지점의 물들은 압력이 같아지게 됩니다. 그래서 아까 배관 출구부분을 물통 수면보다 낮게 했을때 출구 쪽의 물의 압력이 대기압과 같은 물통 수명의 압력보다 높아지게 되어 출구에서 물은 대기압을 뚫고 밖으로 흘러나가게 됩니다.
비 이과용: 만약에 공기가 아니라 홍체랑 밀도가 같거나 더 큰 유체라면 사이펀 효과가 일어나
이과용:
유체의밀도=R
비커바닥으로부터 유체의높이=H
중력가속도=g
하첨자
왼쪽비커=1
오른쪽비커=2
관의 최고점 기준 왼쪽 관에 차 있는 유체=3
관의 최고점 기준 오른쪽 관에 차 있는 유체=4
가정:
1. 관은 비커의 바닥에 닿아있다.
2. 유체의 점성은 무시 할 만하다.
3. 오른쪽에서 왼쪽으로 유체가 이동하기 원함
4. 1과3, 2와4의 유체는 각각 같은 유체이다
R1=R3, R2=R4 이므로
사이펀원리의 성립조건
R1g(H3-H1)>R2g(H4-H2)
g소거
R1(H3-H1)>R2(H4-H2)
현재 1은 공기 2는 홍차가 있는데
2의 홍차 위에는 공기가 있으므로 1의 공기는 H2 만큼 차있다고 생각할 수 있다.
따라서 H1=H2 이고
H3-H1=H4-H2 이므로
R1>R2 이 사이펀 원리의 성립조건이 된다.
결론: 왼쪽비커의 유체의 밀도가 오른쪽비커의 유체밀도보다 커야함
홍초가 관에 가득 차있을때는 대기압이 양쪽 비커부분에서 작용하고 있습니다. 즉 관의 끝부분이 끝점이라 할 수 있습니다.
하지만 관에 공기가 유입되면 관 내부에서도 기압이 있기 때문에 관 내부에서 끝점이 생길것이고 이 끝점이 수면보다 높을 때 사이펀 효과가 일어나지 못하는 것 같습니다.
ㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤ
왜 물리적인 힘을 주지 않았을 때 사이펀 효과가 일어나지 않았는가?
과거 우리 도가에 노자 선생님께서는 자연을 있는 그대로 두어라. 즉, 무위자연을 주장하셨습니다. 그렇게 하면 자연이 도에 따라 움직인다고 하셨죠.
따라서 인간의 인위적 힘이 가해지지 않았기에 만물이 본래의 성질대로 활동하여 유체가 움직이지 않는 것입니다.
이과가 아니더라도 정답을 도출할수 있네요 ㅋㅋㅋㅋㅋ
@@user-wz7sc8rt4r 문과의 지식으로 이과는 못 이길 것 같아서욬ㅋㅋ ㅋㅎㅎㅋㅎㅋ
죄송합니다만.. 무위자연(자연 그대로의 질서을 따름)을 주장하신분은 도가에 장자선생님이 아니라 노자 선생님입니다.. 장자선생님은 제물론(물아일체) 즉 세상 만물은 평등한 가치을 지님을 주장하셨죠..
이게 선비의 나라다!
@@polar-rb4fe 아고 수정하겠습니다 ㅎ 피드백 감사합니다!
액체가 채워져 있는 비커에 중력이 작용하고 호스 내부에도 중력이 작용하여 서로 평형을 이루어 지기 때문에 물이 올라 오지 않습니다.
ex) 음료에 빨대를 넣는것과 같습니다.
하지만 호스 내부가 진공 상태가 되거나 비커에 담긴 물질과 같은 물질이 가득 차게 되면(밀폐상태에서) 호스 내부는 비커에 담긴 액체가 높낮이에 상관 없이 채워지게 됩니다.
입으로 호스를 빨아들이는 행위는 우리가 액체를 빨아드리는것이 아니라 호스 내부의 공기를 빨아들여 진공 상태를 만들고 그 진공 상태를 채우기 위해 대기의 중력을 받아 액체가 호스로 진입되어 결국 빨아들이는 입까지 전달되게 됩니다.
(보통 빨대로 음료를 마실때입을 떼게 되면 빨대 안의 음료는 더이상 나오지 않고 남아 있는 음료의 수위에 맞춰 내려가게되는데 이때도 빨대 안에 음료에도 중력이 작용 하기 때문입니다.)
그러므로 사이펀 효과를 실현 시키기 위해서는
1. 이동 시킬 호스내부가 진공상태 or 같은 물질로 채워져 있는 상태
2. 옴기고자 하는 목표 지점이 담겨져 있는 액체의 높이 보다 더 낮은곳에 위치 시키기
이 조건이 성립 되어야 사이펀 효과를 실현 할 수 있다고 생각 합니다.
한줄 요약
호스 안이 진공 상태가 아니기 때문에
0:01 긱하 삑서리 왜 아무도 안말해줘 나만웃겼어?ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
네
ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
네
사이펀 원리로 계영배라는 술잔이 있죠.
일정이상의 술을따르면 자동으로 흘러빠지게되는 술잔인데 과유불급의 상징이기도 합니다
제 채널에 꽁돈 버는법 올려놓음. 볼사람은 보셈.ㅤㅤ
유명한 일화죠
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@@codezero8496 와 또 만났네
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높은쪽과 낮은쪽 비커의의 수면을 기준으로 각각 평행하게 면을 그으면 호스 안에는 '면 사이에 위치하는 유체'가 생깁니다. 이는 마치 '무게추' 를 달아놓은 것 처럼 반대쪽 물을 잡아당깁니다. 이 현상은 '무게추' 역할인 '면 사이 유체'가 사라질때 까지 작용합니다. 즉 비커의 수면높이가 같아질 때 까지 반대쪽 물을 당깁니다. 당기는힘 = 면사이 유체의 무게×중력
정답 : 유체의 흐름이 한번 시작되면 관내에 음압이 작용하여 계속해서 유체가 흐를 수 있습니다. 하지만 관내에 흐름이 없는 공기만이 차 있는 상태에서는 관내의 압력이 평형을 이루게 되어 흐르지 않습니다.
1. 아래쪽 빨때와 위쪽 빨대에서 물이 빠져 나가야 함
2. 허나 공기가 들어 올 구멍이 없음
3. 낮은 위치에 있는 빨대 구멍쪽에 중력의 영향이 더 강하게 끼침
4. 빨대에 액체가 차 있는 상태에서 그냥 들면 높은 쪽으로 공기가 들어가면서 빨대에 공기가 차고 액체가 빠지지만, 높은 위치에 있는 물이 공기가 들어가는걸 막고있음
5. 공기가 들어가 채울 공간을 높은 위치의 물이 채워버림
6. 두 물의 평행이 맞을 때 까지 중력의 영향이 작용하면서 두 물의 높이가 맞아지는 순간 중력이 양쪽에 똑같이 작용하므로 물의 이동이 없어짐
이렇게 하면 되는 부분?
대기압의 문제 때문입니다.
사이펀 효과가 일어나는 원리는 아까전 처럼 차누님이 관을 빨았을때 그때 관 속의 공기를 빨아들임으로써 관속의 기압이 비커속의 홍초를 누르는 기압, 즉 대기압보다 낮아지게 되고 대기압이 비커 속의 홍초를 누름으로써 홍초가 관으로 흘러가게 되는 것이죠.
그런데 관속의 공기가 차있을 때는 왜 작용하지 않을까에 대해 살펴보자면 일단 관속에 차있는 공기는 대기압 상태 입니다. 그런데 비커 속의 홍초를 누르는 기압도 대기압이죠. 그래서 관속의 기압이 대기압이고 홍초를 누르는 기압도 대기압이기 때문에 기압 차가 0이라서 홍초는 흐르지 않는 것 입니다.
@로티규호 알면조용히있어
@@user-oq1in6ph4n ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ 존나 단호하게 일침박넼ㅋㅋㅋ
@@user-oq1in6ph4n ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
@거짓말탐지기 차누님이 비커를 빨면 홍초를 누르는 기압이 대기압보다 낮아지면서 대기압이 홍초를 누르게 되며 흐르게 됩니다
공기가 차있을 때 홍초가 흐르지 않는 이유는 홍초를 누르는 기압이 대기압인 상태이고 관 속의 기압도 대기압이라 차이가 없기 때문에 흐르지 않습니다
어느 정도 정리 해봤는데 어떤가요?
물뿌리게 가격 개창렬이네 ㅋㅋ
ㄹㅇㅋㅋ
ㄹㅇㅋㅋ
ㄹㅇㅋㅋ
ㄹㅇㅋㅋ
ㄹㅇㅋㅋ
산소는 자유로워 외부의 힘 없이 움직일 수 있지만 홍초는 액체이기 때문에 관에 올려주는 힘이 있어야 사이펀 효과가 된다
빈비이커와 빈관은 대기압으로 차있어서 입으로 빨지않는 이상은 대기압이 수압보다는 높아서 자연적으로 홍초가 넘어오지않는 것 같아요 하지만 빈관을 빨아주면 관속의 대기압은 수압으로 변경이 되니까 홍초가 반대쪽으로 넘어올 수 있는거겠죠?
관속에 유체가 움직이지 않아 생긴 문제인 것 같습니다.
즉 핵심을 유체에 이동에 따라 발생하는 압력때문이라고 생각했습니다.
유체에 위치와 대기압에 중점을 두는 것이 아니라 유체의 이동에 중점을 두어 대기압와 중력을 설명하면서 문제를 해결 해야 하것 같습니다.
사이펀 효과를 잘 이해하기 위해서 유체역학인 비행기의 위쪽 날개가 아래쪽보다 유체의 이동속도가 더 빠르게 때문에 작용하는 양력을 설명하는 베르누이의 정리를 중점으로 두고 생각해보았습니다. 베리누이의 정리를 쉽게 중점만 보게 되면 유체가 빠르게 이동하게 될 수도 압력이 낮아진다는 것입니다.
이것으로 설명해 보자면 "물과 공기 모두 유체인데 사이펀 효과가 나타나지 않는 이유"는 유체가 이동하지 않았기 때문입니다.
그래서 외부의 이동이 없는(또는 이동이 적은) 즉, 대기압보다 유체가 흐르는 관속의 압력이 비교적 낮아져 관속으로 유체가 흐르게 되면서 유체가 이동하는것이 유지돌수 있는 것라고 생각했습니다.
그래서 이를 정리해보니 제가 생각한 정답은 '관속의 유체가 움직이지 않아 사이펀 효과가 일어나지 않았다' 입니다.
사이펀은 두 용기 또는 비이커의 물 높이 차이에 의한 압력차이로 발생을 하는데, 연결된 듀브 또는 파이프에 물이 아닌 공기가 있을 때, 두 용기에서의 압력차이가 한 쪽 용기에서 다른 용기로 전달이 되지 않기 때문입니다. 특히나 튜브내 공기는 튜브의 높은 곳에 위치하려고 하며, 이로 인해 높은 곳에 위치한 물이 튜브를 통해 흐를 수 없습니다.
사이펀은 최소한 튜브에 찬 물이 높은 위치의 용기의 수위보다 낮을 때 비로소 발생할 수 있습니다.
2:59 오! 여보!
ㅋㅋㅋ 왜 댓이없누
ㅋㅋ개웃기네 ㅋㅋㅋ
따라한거 아님? 따라했으니까 댓이 없지
@@buildaboat2874 댓 없는건 다 따라하는거냐
시간이 지났지만 올려봅니다 ㅎㅎ
제 생각은 비커가 동일한 높이에 있다고 가정했을때입니다.
기본적으로 응집력이 강하다고 했을때 관중간으로부터 왼쪽 오른쪽의 물은 중력으로 인한 힘은 동일하나 관중간으로부터 오른쪽의 물은 중력으로인한 힘이 비커내 물이 받는 대기압으로 인해 힘이 상쇄될것입니다. 그래서 왼쪽으로 가는힘이 더 세지기 때문에 평행할때까지 물이 이동합니다.
또한 응집력은 관의 사이즈에따라 표면장력으로인해 응집력에 가중을 둘것으로 예상하며 관이 두꺼울수록 사이펀효과는 볼수 없을 것입니다.
대기압의 영향입니다.
- 전제 : 왼쪽이 빈 컵, 오른쪽이 가득찬 컵
1. 관에 홍초가 채워진 경우
- 왼쪽 비커와 오른쪽 비커에 동일하게 대기압이 작용하고 수위가 같아질때까지 이동한다
2. 관에 홍초가 없는 경우
- 오른쪽 비커에서 2가지 구역으로 구분하면
(1)관이 있는 구역과 (2)관이 없는 나머지 구역에 이미 동일하게 대기압이 작용하고 수위도 동일하게 평형이 이루고 있어 움직이지 않습니다.
왜 흐르지 않을까?
여러분 반가워요 ~~ 긱블 구독자 내 맘대로 댓글 시간이에요~~
왜 과에 공기만 있으면 물이 나오지 않냐고요?
스포 부터 하자면 탁자위의 공기의 압력은 관에 있던 비커에 있던 어디있던 압력이 똑같아서 그래요 ㅎㅎ
물 속에 관도 물의 높이가 엄청난 깊이가 아니기에 거의 동일하다고 생각하면 되요 ㅎㅎ
여기서 포인트 압력!! 그 압력이라는 친구가 어떻게 작용했는지 쉽게 알아 볼까요?
우선 초코파이를 담은 통을 진공 상태로 만들면 초코파이가 부풀어 오르죠? 딱 그 원리에요
특히 빨대로 물을 빨아올릴 수 있는 것도 비슷한 맥락이죠
보통 우리 어른이 친구들은 주사기와 원리가 비슷하다 생각해도 좋아요 ㅎㅎ
진공이 되면 물이 따라 올라오는걸 이제 알겠죠?
그렇다면 멈추지 않고 계속 흐르는 이유는 멀까요?
바로 물 높이따라 압력이 달라져서 그래요
물 깊이에 따라 압력이 다르다는 걸 목욕탕과 수영장의 비유로 다들 체험해보셨겠죠?
그 원리로 관을 통해 나온 물들이 밀려 나오기 시작해요
그렇기 때문에 영상처럼 물높이가 같아지면 더 이상 밀어낼 힘이 없어져요 ㅎㅎ
위에 설명한 이유 중 둘 중 하나라도 조건이 맞지 않다면 물은 흐르지 않아요 ~~ 그리고 압력의 차이를 만들지 못한다면 아무런 소용이 없답니다ㅎㅎ 그러니 공기가 든 관만으론 물이 흐르지 않는 것이죠 ~~
아 참, 중력 친구도 물이 나오게 도와주기는 한답니다ㅎㅎ
더욱 자세한 설명은 긱블에서 해줄테니 걱정하지 말아요 ㅎㅎ (긱블만세)
그럼 재밌는 긱블 내맘대로 댓글 시간이었어요 ㅎㅎ 안녕~~
관 속이서 저절로 물을 움직이는 힘은 100% 중력 때문입니다. 대기압은 동일조건이기 때문이지요.
지나가던 유체역학 석사입니다.
다들 재미있게 놀고있는것 같아서 그냥 지나가겠습니다
ㅋㅋㅋㅋ
애초에 저게 되면 콜라 빨대로 먹다가 갑자기 빨대로 콜라가 계속 나와야대
입에넣는 빨대가 콜라보다 더 높은곳에 있으니까 그렇죠...
@@꼭끼오오 처....천재.ㄷ.ㅐ..?
@@꼭끼오오 뚜껑을 닫으면 콜라는 세지 않습니다,?
0:01 첵스초코 첵키 소리 난다
진짜다
빨대로 물을 마실떄 빨대 내부로 물이 들어갈 수 있는 이유는 빨대를 사용할 떄 우리는 입으로 빨대 내부의 공기를 빨아 드려 빨대 내 기압을 낮추고 따라서 대기압을 받고 있던 컵 안의 물이 자연스레 빨대로 들어가는 원리 입니다.
긱블이 보여준 실험에서는 입으로 관 내의 공기를 빨아드려 관 내부의 공기의 기압을 낮추어 관의 중간(관이 휘었을 때 최고점이 되는 지점)을 찍은 후에 중력에 의해 자연스레 반대쪽 컵으로 홍초가 이동을 하고 이후 유체의 속력이 증가하면 압력이 감소한다는 베르누이의 법칙에 의해 관이 휘었을 때 최고점이 되는 지점을 넘어선 홍초는 중력을 따로 속력이 더 빨라지며 압력을 감소시켜 계속해서 홍조가 다른 비커 쪽으로 넘어갈 수 있도록 해줍니다.
반면 홍초가 관의 중간(관이 휘었을 때 최고점이 되는 지점)을 자나도록 하는 setting을 해두지 않는다면 관 안에 조금 담겨 있던 홍초는 중력에 의해 자연스레 원래 홍초가 담긴 컵안으로 다시 들어갈 것입니다. (문제의 상황에서는 기본 setting마저도 홍초가 모두 비커 안에 담겨 있도록 했기에 그냥 그대로 원래 홍초가 있던 컵 안에 그대로 홍초는 담겨 있을 것 입니다.) 관이 휘었을 때 최고점이 되는 지점을 찍어야만 중력에 의해 다른 비커가 있는 곳으로 홍초가 흘러갈 수 있고, 이때 중력에 따라 홍초의 속력이 빨라져 압력을 낮출 수 있는데 긱블이 제시한 문제 상황에서는 이러한 작업을 하지 않았기 때문에 앞선 상황처럼 다른 비커로 홍초가 이동하지 못합니다!
쉽게 설명하면 문제 상황과 같이 관에 공기만 들어있다면 비커 내의 대기압과 관속 압력이 동일하기 때문에 아무런 일도 발생하지 않는 것입니다. 물이 담긴 컵에 빨대를 꽂기만 하고 아무 것도 안하고 있으면 아무 일도 안일어나는 것과 똑같다고 생각합니다.
+ 치킨에 진심입니다... 정말...
오... 능력자시다.. 혹시 공대생..?
@@user-ys4pw2ro2v 오오 넵 공대생입니다
공기만 있을때 : 물컵 물 표면 vs 호스 안의 물 표면 에서 대기압끼리 싸움. 힘이 똑같다. 아무일도 일어나지 않음
호스에 물이 차있을때 : 물컵 물 표면 대기압 + 물의 높이차이(압력수두) vs 낮은쪽 물컵 물 표면 대기압. 즉 물의 높이차이만큼 눌러주는 힘에 차이가 생겨서 이동
유체의 압축성과 비압축성의 차이 때문이죠. 물은 비압축성이기때문에 사이펀이 일어날수있으나 공기는 압축성이라 사이펀이 일어날수 없어요
압축성은 왜 사이편 효과가 일어날 수 없나요?
몰라요
진공때문이지 않을까? 하고 생각하고 있었는데 차근차근 설명할 수 있을만큼의 지식은 없네용..😂😂
다만 예전에 병원에 입원했을때 포도당 수액 맞을때 느낌이 이상해서 보니까 수액을 다 맞았는데도 빼지를 않아서 제 피가 역으로 딸려올라가는 현상을 목격한적이 있는데 이것도 비슷하다면 비슷한경우 아니였나 싶어요 빈통을 메꾸기 위해 제 피를 스틸해가던 ㅋㅋ 새빨간 그 날의 기억이 잊혀지지 않아요 ㅋㅋ
“관 속에 들어있는 유체가 홍초인지 아니면 기체인지에 따라 사이펀 효과가 발생하는지 여부가 갈리는 이유는 밀도에 있다고 생각합니다.
비커에는 액체가 채워져 있고, 튜브에는 공기가 채워져 있다면, 이 둘을 결합했을 때 주어진 중력과 두 상태 사이의 밀도 차이에 의해 가벼운 기체는 위로 무거운 액체는 아래로 위치하게 됩니다. 따라서 비커에서 튜브를 통해 액체가 흐르지 않고 처음의 상태가 유지되는 것입니다.
입으로 물을 빨아들이는 과정은, 튜브 내의 기체를 신체 내부로 들여보내고 공기가 있던 자리에 액체를 위치시키는 과정입니다. 이 과정을 거치고 나면 더이상 튜브와 비커에 서로 다른 물질이 있는 것이 아니라, 액체라는 하나의 물질만 남겨진 상태가 됩니다. 이 상태에서 비커와 튜브의 유체는 동일해졌으므로 밀도 차이를 고려하지 않아도 됩니다. 액체가 중력이 이끄는 대로 흐르는 일만 남았습니다.
그렇게 튜브까지 채워진 액체는 중력에 의해(튜브 끝 쪽 수위가 액체가 담긴 비커의 수위보다 낮으므로) 반대쪽 비커로 빠져나오게 되는 것입니다. 그렇게 빠져나온 액체가 두 비커 사이에 평형을 이루게 되는 것은 차누님의 설명대로입니다.”
... 가 제 생각인데, 제가 문과이다보니 구체적인 용어나 수식은 전혀 아는게 없어서 이정도로밖에 상상할수가 없네요😂 문돌이도 재미있게 과학을 배울 수 있는 영상 만들어주신 긱블 채널에 항상 감사드립니다. 위 생각에 대한 피드백이나 교정은 댓글로 달아주시면 저도 많이 배우도록 하겠습니다!
문과 고3입니다 고1때까지 과학을 좋아했구요
핵심은 진공상태라고봅니다. 진공상태일경우 물체를 빨아들이는성질이 생깁니다 예를들면 진공청소기 같은거죠 공기로 차있을경우엔 유체라해도 공기가 아래로 흘러떨어질정도의 중력의 영향을 받지못합니다. 무계가 없기때문이죠 즉 물처럼 순환. 흐를수없다는것이며 그러면 호스안에 빈공간 즉 진공상태가 발생되지 않습니다. 그러나 물의경우. 물은 입으로 빨면 물이 가득차게되고 중력의 영항으로 출구로 흘러떨어집니다. 그럼 입구구분이 진공상태가돼고 비커의 물을 빨아들이는것입니다.
치킨은 필요없구 제생각이 맞는지가 궁금합니다! 답글기다리겠습니다. 문과지만 항상 긱블님 영상봐요 :) 유익하구 잼있어요
대기압이 1기압 이라 가정할때 양쪽 비커 모두 1기압을 가지고 있고 한쪽 비커가 비어있는경우엔 양쪽모두가 기압이 1기압으로 힘의 평행으로 인해 홍초의 이동이 불가능 합니다. 비커가 양쪽모두 홍초로 차있다면 관안의 유체에도 1기압 의 압력을 가지게 되는것이라 힘이 평행하여서 이동이 불가능하고 인위적인 힘으로 관의 제일높은 지점까지 홍초를 넘긴다면 관안의 압력은 중력+기압이 작용하고 홍초의 유체 인력으로 인한 사이펀의 효과가 생기는것이 아닌가 싶습니다ㅎㅎ 확실하지 않지만 고등학생때 화학을 좋아해서 .ㅎㅎ 다시한번 옛생각하며 고민해봤습니다. Feat. Pv=NRT
뭔가 있어보이고 유식해보이는 사이펀 효과말고 유체에 작용하는 압력의 평행상태로 설명하겠습니다.
먼저 간략한 모식도를 표현하겠습니다. 이해를 위해서 관을 가운데를 기준으로 나누겠습니다.
왼쪽비커-왼쪽관-오른쪽관-오른쪽비커
현재 두 비커는 오픈된 상태이기 때문에 동일한 대기압을 받습니다 그러므로 대기압에 대해서는 무시가 가능합니다. 그러므로 위 현상은 오로지 홍초의 압력만으로 설명이 가능합니다.
바닥에서 관의 최대 높이를 h'이라 하고 비커에 들어있는 홍초의 높이를 h라고 하겠습니다.
현재 홍초는 오른쪽관-오른쪽비커 에만 들어있습니다. 또한 그 높이는 h이기 때문에 각각의 비커와 관은 홍초의밀도*중력가속도*h만큼의 압력을 가지고 있습니다. 또한 이 둘의 압력은 똑같기 때문에 평행상태를 이루고 있습니다.
하지만 여기서 차누님이 홍초밀도*중력*(2h'-h)*관의넓이 만큼의 힘을 주어 관속을 모두 유체로 채운다면 이제 홍초는 기존의 평행상태가 깨집니다.
이제 왼쪽관-오른쪽관-오른쪽비커에 홍초가 들어있습니다. 왼쪽관과 오른쪽관은 같은 높이를 가지고 있기에 동일한 압력인 홍초의밀도*중력가속도*관의최대높이를 가지고 있습니다. 또한 왼쪽 비커에 대해 서로 상반된 힘을 작용하기에 서로 상쇄가 됩니다.
하지만 아직 오른쪽 비커에는 홍초가 들어있습니다. 그렇기 때문에 오른쪽 비커와 왼쪽비커는 홍초의밀도*중력가속도*(두 비커의 높이차) 만큼의 압력차이가 발생합니다.
그렇기 때문에 사이펀 효과라는 위 현상이 발생하고 오른쪽 비커의 유체가 왼쪽 비커로 이동하는 현상이 일어납니다. 그리고 두 비커의 높이 차가 zero가 되는 시점에서 압력의 차가 동일해지며, 위 현상은 끝나게 됩니다.
맞아요 다들 사이펀에만 신경 쓰느라 대기압이랑 연결짓어서 생각하는데 사실 열려있는 구조여서 대기압은 고려할 필요가 없죠
??: 그래서 11만원은...
이게 아닐까 생각합니다!
관 안에서 떨어지는 각도로 있는 유체가 중력에 의해 아래로 떨어지면 뒤따르던 유체들이 그 공간을 메꾸기위해 딸려오게됩니다.
이 조건(관속 떨어지는 구간 안의 유체가 딸려오는 구간의 유체보다 무거운 상태)이 계속될 수 있는 상태가 지속되는 조건이 충족되면 계속 졸졸졸 딸려가는것 같습니닷
우리가 살고있는 수많은 건물들의 지하 혹은 옥상에는 기계실 혹은 펌프실이 있는데 이 펌프실에는 당연히 물탱크가 있고 물탱크 또한 펌프의 위치와 같거나 하단, 상단에 수십톤을 저장하는 물탱크가 있습니다
문제는 물탱크가 펌프보다 밑에 위치했을 때인데 물탱크에 펌프와 연결을 해주는 배관을 연결하고 펌프를 돌리면 물이 올라올까요??
안올라옵니다 펌프가 공기를 빨아드리진 않거등요
그래서 물오름탱크란걸 설치하는데 펌프보다 하단에 있는 물탱크부터 배관, 펌프까지 물을 채워주는 보조 수조입니다
이를통해 물을 꽉 채우고 펌프를 돌리면 정상적으로 펌프가 물을 퍼나를 수 있습니다
이게 다 응집력 때문이죠
요약 : 관 내부에 홍초가 없으면 공기의 1기압이 평형을 이루어 움직이지 않는다.
관 내부에 홍초가 가득 차있을 때 홍초가 이동하는 이유는 높은 곳에 있는 홍초의 수면에 1기압 만큼의 대기압이 작용해서 홍초를 밀어내어 관 끝의 홍초가 나오는 거에요.
이때 관 안에 홍초가 없다면 홍초 수면을 누르는 대기압인 1기압과 관 내부에 들은 공기의 대기압 1기압이 서로 평형을 이루어 움직이지 않는 거에요.
만약 관 내부가 진공 상태라면 홍초가 움직이겠죠.
(더 자세히 설명해보자면 높은 곳의 홍초에 1기압 + 홍초의 무게 가 작용해요. 낮은 곳의 비커에는 공기뿐이니 1기압만 작용해요. 이때 관 내부에 홍초가 가득차있다면 유체는 고기압에서 저기압으로 움직이니 낮은 곳으로 흘러요. 만약 관 내부에 공기로 가득 차 있다면 홍초가 든 비커에 마찬가지로 1기압 + 홍초 무게가 있을거에요. 그런데 관 내부에도 공기가 있어서 1기압이 작용해요. 따라서 홍초가 관 내부에 이동하긴 할거에요. 딱 홍초의 무게만큼이죠. 하지만 반대쪽으로 흐르지는 못해요. 이것은 마치 콜라에 빨대를 꽂으면 콜라 수면만큼은 빨대에 콜라가 차오르는 것과 같은 현상이에요.)
지코바 순살 소금반 양념반 맛있겠네여^^ ㅎㅎ
문과 는 빠집니다..
중딩도 빠집니다
@@user-zj5gn9eu4g 222
난 그냥 빠집니다...
신ㅡ기
빨대를 입으로 빨음으로써 빨대속은 진공상태가 된다.
이때 빨대 속 압력차이가 중력보다 강하므로 중력을 거슬러 반대편 수압이 낮은 쪽으로 이동하게 된다.
빨대 속이 진공상태인 것을 어떻게 알 수 있냐면 양쪽이 평행해졌을 때 빨대 속 수위가 비커의 수위보다 약간 올라간 것으로 확인할 수 있다
오 나도 그렇게 되고 싶다,빨아줘
@@user-wp1tp4hf2o ㅗㅜㅑ
공기가 차있는경우엔 공기가 유체를 차단하는 상태이기에 홍초가 가득찬비커에서 비어있는비커로 이동하지않죠.
기본적으로 유체는 서로닿으면 자석처럼
서로 합쳐지려는 성질이 있습니다.
그렇기때문에 관을이용해 다른곳으로
이동시키게되면 높은곳에서 동일한 수위가 될때까진 중력과 압력에의해서
호수안의 물이 이동하며 동일한 수위가
되면 양쪽 비커의 압력이 같아지기에
멈추는 현상이죠.
기름이 가득찬드럼통에서 자바라를
이용해 작은드럼통에 옮겨담을때도
같은현상을 볼수있습니다.
정답: 관속에 공기가 차있을 때에는 물에 중력이 작용하여 관을 올라오지 못하고, 관의 최고점까지 끌어올린 후부터는 중력의 힘으로 떨어지게 되는데 이 때 물 분자간의 인력에 의해 최고점을 넘어간 물이 최고점을 넘어가지 못한 물을 끌어당기는 효과가 나타나기 때문
정답은 홍초의 심정입니다.홍초의 심정이 사이펀의 핵심인데,홍초가 관안에 있었으면 전우애가 깊기때문에 같이 가주어서 서로의 양을 똑같이 만듭니다. 하지만 아무도 다른쪽으로 관을 타고가지 않는다면 굳이 홍초의 입장에서는 갈 필요가 없습니다.
그래서 홍초의 심정을 이해한다면 이문제를 쉽게 풀수있습니다.
ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ문과적 서술 잘 보았습니다ㅋㅋ-
ㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
이거보고 탐구대회 주제를 정할수 있었어요.감사합니다.그리고 인기동영상이 됬네요.🎆🎆
호스 속 기체가 형성되는 순간 사이펀 현상은 없어집니다. 맥주나 탄산수로 실험해보면 사이펀현상은 관찰하기 어렵습니다. 기체가 발생하면 호스 좌측의 물은 a비커로 호스 우측 물은 B비커로 나뉘게되고 흐름은 종료됩니다. 사이펀 현상은 관 내부가 진공이어야하고, 이로 인한 호스 좌우측간 유체 무게끼리 상쇄된 후, 그보다 도착점이 더 낮아야 수위차로 흐른다는 것입니다.
1. 액체와 기체의 성질 차이(1)-분자간 인력 그리고 비압축성
같은 유체지만 액체는 분자들 사이에 강한 인력이 작용하여 그것을 담는 용기(열린 공간) 안의 공간을 일정한 밀도를 가지며 가득 채우며 떨어지지 않으려 하지만, 기체는 분자간 인력이 약해서 공간 제약을 두지 않는 이상(풍선 같은 닫힌 공간)일정한 부피 내에 존재한다고 할 수 없는 상태가 된다. 고체,액체,기체 상태일 때 분자간의 밀집도를 떠올려보자. 특히나 기체는 닫힌 공간 내에서 주는 압력이나 온도조건 등에 따라 그 밀도가 변화한다. 이러한 성질을 '압축성' 이라 한다. 액체는 이와 상관없이 밀도가 일정하다. 이러한 성질을 '비압축성'이라 한다.
이로 인해 기체가 있는 비커와 액체가 있는 비커는 질량차이가 존재한다.
2. 액체와 기체의 성질 차이(2)-점성
위에서 설명한 이유로 인해, 액체는 기체에 비해서는 움직임이 자유롭지 못하다. 특히, 액체에 따라 물체 혹은 용기의 표면에 흐르는 정도가 다른 것을 보았을 것이다. 이는 유체의 흐름을 방해하는 마찰력 즉 '점성' 이라 한다.
액체는 점성을 가진 유체이다.
3. 힘의 평형
액체가 비커에 담겨있는 상태에는 중력, 대기의 압력과 유체 내부의 압력이 평형 상태이다. 관을 꽂았다고 해서 새로운 외압력이 생기거나 내부압력이 커지지 않는다. 다만 위가 막혀있는 관이었다면, 액체가 담긴 비커에 들어가면서 주변의 액체 높이와 맞지 않는 현상(모세관 현상)이 나타날 수 있지만 이는 표면장력에 의한 현상이지 액체를 움직일 외력이 발생한 것은 아니다.
4. 힘의 평형 깨트리기
관을 통해 액체를 옮기고싶다? 당연히 외력이 필요하다. 힘의 평형을 깰 힘이 있어야 상태를 변화시킨다. 비커 윗면에서 누르는 힘을 주던가, 관의 반대편에서 끌어당기는 힘을 주던가 이다.
관으로 액체를 빨아들임으로 인해 관을 따라 움직인다. 1,2의 이유로 액체는 서로 떨어지지 않으려 하기 때문에 수위는 낮아지며 관쪽으로 움직인다.
만약 빨아들임을 멈췄을 때, 관의 경사 방향에 따라 올라왔던 액체가 도로 돌아갈 수도 있고 비어있는 비커로 이동할 수도 있다. 이것이 중력가속도에 의해 위치에너지에서 운동에너지로 전환되는 과정이다.
5. 힘의 평형 2-베르누이의 법칙
액체가 관 쪽으로 움직이고 완전히 왼쪽의 비커로 액체가 이동하는 상태는 힘의 평형이 깨진 상태이다. 액체의 내부에서 관 쪽으로 운동방향이 생겼고, 움직이는 압력(동압)이 생겼다고 할 수 있다. 대기압이 비커에 담긴 액체 표면을 누르고 있는 것과(정압) 관의 시작점과 최고점 그리고 끝점에 대한 위치에너지 생성 및 운동에너지로의 전환도 영향이 있다. 이 세가지 요소를 압력에 대한 관계식으로 만든 것이 베르누이 방정식 이다.(단, 비압축성 유체에 대해서만 성립한다.)
이 식에 의해서 압력의 평형 상태를 계산해보면 액체의 이동량을 알 수 있다(면적×높이). 비커가 위치한 높이가 달리도, 비커의 지름이 달라도 액체의 이동이 멈췄을 때, 두 비커의 수위는 이 식에 의해 같아질 것이다.
3줄요약으로 답변 남겨보겠습니다.
1. 홍초가 차누님의 숨결에 매혹되서 끌려갔기 때문
2. 옛말에 시작이 반이다 라는 말이 있습니다. 그리고 가만히 있으면 반이라도 간다는 말이 있습니다. 이 둘을 합치면 반과 반이 모여 전체가 되는데 가만히 냅둘 때는 반만 되기 때문에 안되지만 시작(차누님이 한번 빨아주기)을 하고 가만히 냅두면 전체를 다 해준 것이 되기 때문에 되는 것입니다.
3. 치킨먹고 싶당
베르누이의 원리(유체의 속력이 증가하면 압력이 감소한다.)에 따라 처음에 액체를 구부러진 관을 따라서 이동시키면 관 내부의 이동하는 액체의 압력이 대기압보다 감소해서, 대기압이 높은 곳의 통의 수면을 누르는 효과가 발생됩니다. 그르고 구부러진 관을 통해 흐르는 액체가 높은 통에 담긴 핵체의 수면 아래로 내려가게 되면 중력의 영향으로 관 속의 액체는 아래쪽으로 떨어지게 되고, 관 속의 압력을 대기압보다 더 낮게 유지시켜서 액체가 계속해서 흐를 수 있도록 합니다. 그러다가 높은 통에 담긴 액체의 수면이 관 입구까지 내려가게 되면 액체의 이동이 끝나게 됩니다.
wa 미친
이해가 안되시는분께 설명드리겠습니다.
1. 관 안에 빨려들어간 양의 홍초는 대기압을 받고있는 비커의 홍초 밀어낼만큼의 수압이 없고 결과 다시 아래로 돌아오지 못한다.
1-1 그럼 관안의 홍초를 반만 빨면 형태를 유지하는가?
그렇지 않다. 관의 일정부분 채워지거나 꽉 차서 이미 흘러내리는 경우가 아니라면 관속의 공기에 의해 대기압과 홍초의 중력에 의한 힘이 발생하기 때문에 도로 내려올 것이다.
2. 관을 채운 홍초는 중력의 원리에 의해 올라간 중앙 지점에서 정확히 반만 나뉘어져있는 형태를 유지할수 없으므로 윗부분부터 차례로 흘러 내리게된다.
3. 비커부터 관이 홍초로 꽉차있기 때문에 관이 비어있을때와 다르게 비커의 대기압의 영향으로 비커속 홍초를 밀어내게 되고 결과 관으로 상승한다.
3-1 관이 비었을 경우 관 안에 차있는 공기압과 홍초자체의 중력으로 인해 홍초가 스스로 올라가지는 못한것.
즉 관이 꽉 차있다는 뜻은 관의 반대편 공기압이 사라짐과 동시에 중력의 영향으로 홍초는 흘러내릴것이고, 남은 자리를 채우기위해 비커속의 대기압으로 인해 홍초를 밀어내는것이다.
이 문제의 포인트는 관에 대기압이 존재하는가, 그리고 어느지점부터 중력의 영향이 강해지는가 두가지라고 보시면 됩니다.
사이펀효과는 유체의 속력이 증가할때 관내부의 압력이 대기압보다 감소해서 압력이 낮은곳으로 밀어내는 힘에 의해 이루어 집니다. 만약 물이 담겨있는 위치가 높을경우 압력차는 더 커서 약간의 공기가 있다해도 물을 밀고 나올수는 있으나 관을 채우고 있는 공기량이 많을경우 대기압의 차이를 유지할수가 없고 물이 넘어오지 못합니다. 또한 공기보다 물의 압력계수가 차이가 많이나고 물끼리 붙으려고 하는 장력이 발생해야 힘들 전달할수 있는데 물끼리 붙어있지 못한다면 물끼리 힘을 전달할수 없습니다. 물이 담긴 비이커가 만약 물을 옮기려는 비이커보다 높이가 높은곳에 위치한다면 물을 누르는 대기압 때문에 물이 다시 이동할수 있겠지만 관안에 차있는공기보다 충분히 높은 대기압을 얻을수 있도록 높여야 합니다.
0:50 차누님 진짜 존잘
옛날에 드럼통 석유 빨아서 말통에 넣던 생각이 나네요.
입 때는 거 늦으면 석유 맛을 보던 그 시절 ... ;;
무슨맛이죠?
정답: 물분자의 응집력 때문에 올라가는거 입니다. 비슷한 예로는 식물이 뿌리를 통해서 빨아들인 물이 중력을 이겨내고 물관을 통해서 위로 올라가려면 물 분자의 응집력이 있기에 올라가기 때문입니다. 그러나 기체는 물 분자들 보다 분자 배열이 더 넓게 흐터져 있어서 기체의 응집력은 없습니다.(이게는 정확이 잘 모르는데 있으면 아주 조금이라도 있겠죠)
1. 베르누이 원리에 의해 호스 안의 유체가 받는 중력은 완벽하게 상쇄된다
2. 호스 밖의 유체로부터, 호스 최고점으로 작용하는 압력이 두 용기가 서로 달라서 유체가 이동한다
호스 안의 유체인 공기는 홍초보다 가벼워 홍초를 밀어내지 못해 홍초 쪽으로 공기가 가지 못 합니다.
쉽게 말해 수도꼭지 입구를 손으로 막으면 강한 힘으로 튀는 것처럼
물에 압력이 가해져서 물이 튈려고 하는데 밑에 탈출구가 있어서 다른 곳으로 탈출하는 겁니다. 다른 병도 비슷하게 차면 그곳도 압력이 비슷해져서 서로 밀다보니까 더 이상 물이 안 움직이는 거죠
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3:21 뭔데 웃곀ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
모든 물질의 힘은 큰 곳에서 작은 곳으로 이동하며 힘의 균형을 맞추게 됩니다.(단! 예외 물의 농도는 저농도에서 고농도로 이동) 따라서 홍초가 비커에 머무르는 힘보다 반대쪽 비어있는 비커에 작용하는 힘이 클 때 힘이 같아질 때까지 이동하지만 호스안에서의 유체의 힘이 홍초에 작용하는 응집력과 대기압, 중력 즉 힘이 호스와 비어있는 비커에 작용하는 힘이 적어 이동하지 않는다고 생각합니다.
반대로 호스에 홍초를 채우고 수위를 낮추면 중력과 이미 홍초가 가진 응집력으로 힘의 균형이 무너지면서 힘이 같이 질 때(홍초의 높이) 까지 이동하게 됩니다!!!
마지막까지 보고 생각해보면 영상에 나오는게 진짜로 되는거면 음료수 마실때빨대로 빨아도 계속 나오게된다는건데 말이 안되는게 사실ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
바본가
@@GG-of6dk 왜
영상에서 수위보다 관의 끝점이 낮아야 한다고 했잖아요...
혹시 컵을 머리 위에 올리고 음료수를 마시나요?
@@eudong. 그니까 처음에 실험한게 되면 못마신다고요
@@user-qn6ui6op2q 국어 9등급들 무시 ㄱㄱ
지금 여러분들은 치킨을 위해 재능 낭비하시는 분들을 보실 수 있습니다.
형님 치킨이 을마나 대단한대요...
기압은 항상 동일하게 작용하는데 사이펀 현상은 이 유체가 그 힘이 양쪽 파이프에서 동일하게 작용되기 때문에 수위가 맞춰지면서 이동하는거고 한쪽 컵에 아무것도 없을 때 옮겨지지 않는것은 일단 파이프에는 양쪽에 기압이 걸려있지 않은 상태인데 중력을 거스르고 파이프를 이동하는것은 불가능하기 때문. 고로 물이 스스로 파이프를 거슬러 올라와야 된다는 것인데 이것은 중력이 있는 한 불가능. 중력 이상의 힘으로 반대쪽을 입으로 빨아내면 양쪽에 걸리는 압력이 동일하게 만들 수 있으므로 이동이 가능함. 물론 이 때 이동하는 량은 양쪽의 수위가 동등해 질때 까지만 이동함.
연속체 개념 배우지 않은 사람도 이해하기 쉽게는 설명을 못하겠는데...
베르누이 방정식은 유선을 따라 적용되는데 호스를 유체로 채워놓지 않으면 반대쪽 비커와는 끊어져서 넘어갈 압력수두차가 존재하지 않죠.
호스안의 공기 역시 대기압과 같기 때문에 홍초 수면에서의 압력이 호스 내 공기의 압력보다 높아지게 해야 홍초가 넘어갈 수 있는 유인이 생기게 됩니다.
이때문에 호스를 입으로 쭉 빨아서 음압을 주면 비로소 홍초가 움직이기 시작하고, 반대편 비커로 넘어가게 되죠~
6:50 제가 생각했을땐 일단 관속에 유체가 있어야 사이펀 효과가 일어날것 같습니다. 그 이유인즉슨 관속 유체의 무게보다 대기압이 더 강하게 작용해 그에 따른 기압차로 유체가 움직이는것이기 때문이라고 유츄해 봅니당
그렇기 때문에 유체가 차있지 않을때는 사이펀 효과가 일어나지 않는거죠
유체가 그럼 공기보다 무조건 무거워야만 가능한가요?
@@user-dk4kw4ic3l 애초에 유체가 공기보다 가벼우면(밀도가 작으면) 부력으로 날아갑니다.
영상에서도 나왔다시피 공기도 유체입니다.
사이펀 효과가 무한으로 된다면 "무한 동력"이 가능합니다.
네?
@@박현서-f6r 말 대로임 사이펀 효과가 무한대로 된다면 무한 동력이 가능한게 맞음 근데 그게 절대로 불가능함
@@Murararide 왜? 불가능해요?
@@user-kj7zw1el2g 영상을 보면 알겠지만 사이펀 효과는
물이 나오는 지점의 높이가 원래 담겨있던 통의 물의 지면으로부터의 높이보다 낮아야하는데
무힌동력을 하려면 그걸 둥글기 연결해야됨
그럼 첫번째 물통이 마지막 물통보다 지면부터의 높이가 낮아야하는데 첫번째 높이부터 점점 낮아지기 때문에
물리적으로 불가능 함
@@user-kj7zw1el2g 그러니까 쉽게 말하면
저상황에서 사이펀효과를 발생시키려면
(편의상 1번, 2번, 3번,4번 물뿌리개로 통칭)
2번 물뿌리개가 1번 물뿌리개보다 낮아야함.
그리고 3번 물뿌리개가 2번 물뿌리개보다 낮아야함.
그리고 4번 물뿌리개가 3번 물뿌리개보다 낮아야함.
그러면 다시 1번 물뿌리개를 4번물뿌리개보다 낮춰야함.
4번보다 낮은 1번, 1번보다 낮은 2번, 2번보다 낮은 3번, 3번보다 낮은 4번, 4번보다 낮은 1번.....
이렇게 반복되는게 가능하다 생각하시나요.
공기는 유체지만 대기압이 작용하고있는 것이므로,
홍초의 분리된 표면에 작용하는 대기압이 평형이다.
따라서 더이상 평형을 이루고자하는 어떠한 불평형 상태가 존재하지 않기 때문에 수위가 유지된다.
반면 관의 양쪽 끝 점으로 연결된 부분이 연속적으로 연결된 공간 내에서, 중력방향으로 작용하는 대기압이 서로 차이를 보이게 되는 형태가 되면
양쪽 그릇에 작용하는 대기압이 불평형상태이기때문에 평형이 될 때까지 수위가 변하는 것니다.
사이펀 효과가 일어나려면 관내의 유체가 가지는 중력 에너지가 비커 내에 유체를 굴곡관의 최고 높이까지 올릴 만큼의 에너지보다 커야 합니다. (호스의 끝이 비커의 높이보다 낮아야 하는 이유도 이 때문) 하지만 공기의 비중이 물의 비중보다 작기 때문에 관내에 공기가 차있게 되면 관내 공기가 가지는 중력 에너지가 비커 내에 있는 홍초를 끌어올릴 만큼 강하지 못합니다. 따라서 사이펀효과가 일어나지 않습니다.
물뿌리개 1개만 샀어도 됐었네?ㅋㅋㅋㅋ 5개 어따쓰실려고 ㅋㅋㅋㅋ
자라나라 머리머리
당근마켓!
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???:이걸로 무언가 만들 수 있을것같아
@@user-mw1kp1br7v 모X숲
밀도차이인거같아요
(밀도가 공기랑 물(홍초)이랑 비교하면 공기가 밀도가더낮아서힘이 덜 작용하지만 물(홍초)는 밀도가 더높기때문에힘이 더욱더 많이작용할것)
올려보자
@@user-oz2gg7ko3r 감삼다
이미 관 안에는 홍초를 위에서 누르는 대기압과 같은 압력으로 공기가 있으니까 아닐까요? 입으로 빨아서 압력을 홍초를 끝까지 땡겨서 홍초가 관 끝에 있는경우에 홍초 수면보다 낮으니까 압력이 조금 더 높고, 압력이 다를때에 높은데서 낮은 쪽으로 흐르니까.
홍초 높이가 같아지면서 관 속의 압력이랑 양쪽에 담긴 홍초의 수압이 같아지면서 멈추는거 같네요 ㅎㅎ
(수식은 1도 모르는 지나가던 문과)
@@heejinshin2323 뽀뽀 쪼오옥
@@heejinshin2323 저는 포기하겠습니다
질문의 해답: 유식하게 말하면 관 속의 공기와 물의 레이놀즈 계수가 달라서 그렇습니다. 쉽게 설명하면 공기를 포함한 모든 유체는 끈적거림이 있는데 (점성) 공기보다는 물이, 물보다는 꿀이 더 끈적거리겠죠. 덜 끈적한 공기의 점성 만으로는 압력차이로 물을 이동할 수 없어서 같은 점성의 물이 힘을 전달해야먄 이동이 됩니다.
답: 물은 스스로 위로 (그것이 관 속이던 밖이던) 당연히 갈 수 없습니다. 별다른 힘이 가해지지 않았으니까요. 그러나 물은 위에서 아래로 흐를 수 있죠? 그래서 관의 최고점을 넘어 기존 수면보다 아래까지만 힘을 주어 (빨아올려서) 놔주면 그다음부터는 중력에 의해 물이 위에서 아래로 흐르듯 물이 파이프로 계속 흘러나옵니다. 물이 어떻게 연속적으로 위로 올랐다 내려가냐구요? 진공상태이니 관 앞쪽의 낮은 위치에 있는 물이 흐르며 바로 뒤에있는 물을 당겨내고 또 그 당겨진 물이 바로 뒤에 있는 물을 당겨내고 반복 되니 그 파이프가 얼마나 높은곳까지 휘어있던간에 진공구간의 끝이 수면보다 아래라면...결국 강이 바다로 흐르고 비가 하늘에서 땅으로 내려오고 책상에 물을 쏟으면 바닥에 떨어지는 것과 다르지 않다는 겁니다.
차누님이랑 조합이 왜케 웃기냐ㅋㅋㅋㅋㅋ
0:01 앵무새 인가요?ㅋㅋㅋㅋ
그러게요 ㅋㅋㅋㅋ 완전 앵무새목소리같은데
홍초가 옮겨지는이유는
관의 2분의1지점에 홍초가 넘어가면 당연히 흘러내리겠죠?
그런데 홍초가 내려갈때 2분의1저에 있는 홍초뿐만이 아니라
뒤에있는 홍초도 같이 끌어야 관에있는 홍초가 내려간단 말입니다.
쉽게말하면 야구에서 공격팀중 한명이 1루에 있습니다.
그런데 두번째 사람이 1루로 올려고 하면 원레 1루에있던사람은 당연히 2루로 달려가겠죠?
그러므로 홍초가 있을때 조금 빨아주면 중력과 물의힘때문에
물은 관을따라 올라가게돼고,반대쪽으로 배출되는 원리입니다...
저도 정확한건 아니지만 대충70%는 맞는것같네요...
네 10%도 맞지않습니다
@@tvbj1804 우쩔
닉 보니까 만날 개임만 하는 닉 이구먼
반대편 비커에는 같은 홍초 친구가 없기때문이에요!
만약 반대쪽에도 홍초 친구가 있었다면 어느곳을 가든 친구가 있기때문에 반대쪽으로 이동했을거임!
2:47 '물이 통에서 다른통으로 *나오는* 위치' 보다
'처음에 물을 담으려는 입구의 위치' 가 더 높아서 그런것 같아요
1등
? 영상 공개됀건 26분 전인데 이 댓 왜 34분 전이야 ㄷㄷㄷ
물이 차있는 비커에서 관의 최고점까지 유체를 올리려면 물의 높이부터 관의 최고점까지 해당하는 유체의 무게만큼 빨아들이는 음압이 있어야 합니다. 물이 차있는 비커의 물의 수면으로부터 관의 최고점까지를 A관, 관의 최고점에서 비어있는 비커의 수면까지의 관을 B관으로 명명하면. A관의 유체의 무게보다 B관의 유체의 무게가 더 무거울 때 유체는 A에서 B로 이동을 합니다. 즉, 관의 내부 직경이 동일하고 A관과 B관의 유체가 동일하다고 가정하면 길이가 더 긴쪽으로 유체가 이동합니다. 문제처럼 A관에는 홍초가 차있고 B관에는 공기만 차있다면 B관의 공기의 무게는 A관의 유체보다 가볍기 때문에 관 내부의 유체는 A관 쪽으로 이동합니다.
관 내부의 공기가 관 내부의 홍초를 누르는 압력은 대기압으로 관 외부의 공기가 홍초를 누르는 힘과 같습니다. 따라서 관 안에는 원래 차 있던 홍초높이까지 차다가 같은 지점에서 멈추게 되는 것이죠.
이 말은 즉 홍초가 관속을 타고 들어가려면 관 내부의 압력이 낮아지던지, 또는 비커에 가해지는 공기의 압력이 높아져야 홍초가 압력차로 이동하게 됩니다.
현재 비커에 설정되어 있는 구조에는 관 끝이 수면보다 아래를 향하더라도 관 안과 밖의 압력은 동일하고 두 압력이 변하는 외부 요인이 없습니다. 따라서 홍초는 이동하지 않게 됩니다.
기압차 일거 같습니다 배워 본적은 없지만 아마도 기압차때문에 공기가 차있을때는 호수에 있는 기압과 비커에 있는 유체를 누르고 있는 기압이 같기 때문에 공기가 차있을때는 안되는거 같습니다