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.
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.
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
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.
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.
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
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
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.
비어있는 비커로 당겨가는 힘은 영상에서 말하신대로 튜브의 중간을 넘어간 홍초가 튜브를 가득 매운채로 중력에 의해 내려가면 뒤쪽이 표면장력과 진공에 의해 끌려내려오게 되고, 반대편에 액체가 쌓이게 되면 두 비커의 압력차이에 의한 힘겨루기가 되는데 질량이 높을수록 압력이 세서 동일한 질량이 될 때 까지 흐르는 것 같습니다.
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.
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.
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
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.
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.
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?
“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!
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.
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
굉장히 단순한 문제지만 유체라는 공통점을 교묘하게 섞어 문제를 잘 내신것 같아요 ㅎㅎ 사이판 원리는 기본적으로 유체가 적어도 관의 최대높이까지는 차있는상태에서 한쪽 관을 다른쪽 비커의 유체 수면보다 낮은 위치에 두었을 때 유체가 중력에 의해 떨어지게 되고 떨어지는 순간의 관에 생기는 작은 틈은 진공이 되므로 순간적인 진공에 의해 생긴 대기압과의 압력차(p)가 유체를 p/A 만큼의 힘으로 잡아 당겨 결국 유체가 위로 상승할 수 있게 만듭니다. 그러나 저렇게 빨대를 꽂아넣었을때는 홍초가 상승해 이동할 수 있는 외력은 어디에도 존재하지 않죠..? ㅎ 결국 제 답은 홍초가 움직일 수 있는 외력이 없기 때문이다 라고 할 수 있겠습니당
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~~
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.
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...
유체는 고압에서 저압으로 이동하는걸로 알고 있습니다. 그걸 토대로 생각해보면 대기중 공기는 1기압이고 물은 바다기준으로 수심이 10m됐을때 1기압이니 관이 공기로 차있을땐 대기압력이 더 높으니 변화가 없지만 물 과 물일땐 수심이 깊은곳에서 낮은곳으로 이동하게 되는거라 생각됩니다
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
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.
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
6:56 제가 중1 기체,고체,액체 입자 배울 때의 지식으로 생각해본다면 파이프 안에 홍초가 다 빠졌을 때 공기가 들어오게 됩니다. 그리고 다시 연결을 했을 때 작동이 안되는 이유는 파이프 안에있는 공기가 홍초들을 밀어주기 때문에 홍초가 안올라오는 것 같아요. 아님 말고 ㅎ
![상식을 파괴하는 놀라운 현상... 어떻게 된 일일까? (신기함 주의) [문과VS이과]](http://i.ytimg.com/vi/0Y6coT6jjts/mqdefault.jpg)
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!!
과학적인 현상들을 재미도 있으면서 직접 눈으로 확인할 수 있으니 좋은 것 같아요! 신기하네요
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
@@후우꾸꾸우후오오후우 후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호ㅅ후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호ㅅ후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호후우꾸꾸우후오오후우꾸꾸우후오호
@@chunsik6974 구불거리는것같음ㅋㅋㅋㅋㅋ
ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
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..
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
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 ?
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..^^
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?
2:59 “오 여보!” ???????
???!!!
야 저새끼입막아!
그래서 그다음은요? 아그냥 궁금해서
미친?
오 여보(오 여기봐!)
로 추측하는데 아니라면...
@@kkzsd 음.... 알려고 하지마
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.
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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
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.
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.
차누님이랑 조합이 왜케 웃기냐ㅋㅋㅋㅋㅋ
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 🙏🙏🙏
산소는 자유로워 외부의 힘 없이 움직일 수 있지만 홍초는 액체이기 때문에 관에 올려주는 힘이 있어야 사이펀 효과가 된다
썸넬 보고 무한으로 즐기는 줄 알았는데 아니네ㅋㅋㅋㅋㅋ
ㄹㅇㅋㅋ
무한으로 즐겨요
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
ㅤ
왜나면 홍초가 그쪽으로 가고싶지 않았기때문이죠
천잰데?
와 홍초의입장까지 생각해주는 당신....ㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
@@user-cv1vv1kj6n 그는 도덕책
@@9circle_0721 뭐하는놈임?
역시 문과다
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.
5:40 ㄷㄷ 친구한테 써먹어야겠다
나눠먹을때?
@@systis 그냥 집에서 보여주기용 으로여 ㅋㅋ
빠는걸요?
잘빨아요
ㅁㅊ
★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
이거보고 탐구대회 주제를 정할수 있었어요.감사합니다.그리고 인기동영상이 됬네요.🎆🎆
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
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
ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ일하다 망해서 대표님께 다이렉트로 자문 구하기ㅋㅋㅋㅋㅋ
@@lioreenq 제발 컨셉이였으면
@@lioreenq ㅠㅠ
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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.
초등학교때 탐구생활 보고 실험 했던거네요ㅎㅎㅎ
비어있는 비커로 당겨가는 힘은 영상에서 말하신대로 튜브의 중간을 넘어간 홍초가 튜브를 가득 매운채로 중력에 의해 내려가면 뒤쪽이 표면장력과 진공에 의해 끌려내려오게 되고, 반대편에 액체가 쌓이게 되면 두 비커의 압력차이에 의한 힘겨루기가 되는데 질량이 높을수록 압력이 세서 동일한 질량이 될 때 까지 흐르는 것 같습니다.
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.
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.
주작이 아닌 검증 실험영상 넘 조아요 잘봤슴돠
처음에 빨아 주는 힘이 없어서 그런거 아닌가요 공기 없어서 답은 모르겠지만 이과 출신분 대단 하시네요 영상 재미있게 봤습니다. ㅎㅎ
경유통에서 지게차 기름 넣을때 펌프질 안 하고도 들어가는게 신기했는데 이번 실험이랑 비슷한 원리인거 같네요 ㅋㅋ
입을 다물라
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
일단 사이펀 효과의 가장 기초적인 원리는
몰라서 지금 긱블 보잖아
ㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ 맞는말이닼ㅋㅋ
ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㄹㅇ 미쳤닼ㅋㅋㅋㅋ
ㅋㅋㅋㅋㅋzㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
ㄹㅇㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
호스는 대기랑 연결되어 있고 호스 내에 있는 기압이랑 홍초를 누르는 기압이 같기 때문에
튜브속에 공기가 존재하여 그 압력으로 물을 밀어내고 있기 때문인듯 하네요. 펌프의 마중물의 원리처럼 배관이나 튜브가 유체로 차 있어야 압력차이나 대기압에 의한 유체의 이동이 원활해 질 수 있을 듯 합니다
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!
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.
우연히 보았네요...
공기나 물 둘다 유체이지만 액체가 갖는 표면장력 때문이죠.. 쉽게 생각하면 대형 어항에서 물 빼는 원리~ 싸이펀~
유체의 압축성과 비압축성의 차이 때문이죠. 물은 비압축성이기때문에 사이펀이 일어날수있으나 공기는 압축성이라 사이펀이 일어날수 없어요
압축성은 왜 사이편 효과가 일어날 수 없나요?
몰라요
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?
“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!
반대쪽까지 홍차가 넘어오면 홍차가 관에서 나올텐데 반대쪽에는 공기가 아니라 홍차니까 나온 만큼 튜브에 들어가서 반대쪽으로 나오는 게 아닐까요?
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
??: 그래서 11만원은...
물리 좋아했던 이과지만 포기★ 맛있는거 많이 드세요 헣 :)
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.
진공의 상태인 관 안에서 물은 더 비버있는쪽으로 가려고 하기 위해서 예를들면 공기가 진공인 상태인 곳으로 빨려들어간는것
0:01 첵스초코 첵키 소리 난다
진짜다
물뿌리게 가격 개창렬이네 ㅋㅋ
ㄹㅇㅋㅋ
ㄹㅇㅋㅋ
ㄹㅇㅋㅋ
ㄹㅇㅋㅋ
ㄹㅇㅋㅋ
액체와 기체의 경계면에서 대기가 작용하는 압력보다 시작점에서 유체의 압력+대기압의 크기가 더 커야하기때문
저.. 보다가 문득 궁금한게있는데요 지금은 공기가 가득차있고 물을 옮기는 영상이였는데 반대로 물이 가득찬 상태에서 공기를 옮기는 것도 가능 한가요? 물속에 담긴 뒤집힌 비이커 두개 한쪽에는 공기를 넣어준다(떠오르지.않게 눌러주기) 이상태로도 사이펀 가능할까요??
0:01 앵무새 인가요?ㅋㅋㅋㅋ
그러게요 ㅋㅋㅋㅋ 완전 앵무새목소리같은데
옛날에 드럼통 석유 빨아서 말통에 넣던 생각이 나네요.
입 때는 거 늦으면 석유 맛을 보던 그 시절 ... ;;
무슨맛이죠?
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
비커에 잠긴 관부분은 액체가 들어있고, 나머지부분엔 공기가 차있기때문에, 비커위에서 작용하는 대기압과 관 안의 기체압력이 같기때문에 부동
0:50 차누님 진짜 존잘
호스 안의 유체인 공기는 홍초보다 가벼워 홍초를 밀어내지 못해 홍초 쪽으로 공기가 가지 못 합니다.
0:01 긱하 삑서리 왜 아무도 안말해줘 나만웃겼어?ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
네
ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
네
표면장력!
홍차인 유체가 서로 붙어 있으려해서
양쪽의 작용하는 대기압이 같아 질때까지 계속 작용
비록 물뿌리개 실험은 성공하지는 못하였지만, 유익한 정보들이 많이 나와서 많을 것을 배우고 갔습니다.^^ 오늘 영상 흥미로웠네요~~
아 스포당했다...
댓글 미리보기때문에 스포당했어요.ㅠㅠ
스포 으으으으으 ㅂㄷㅂㄷ
와 태정태세님 거의 다 맞추셨네!!
7:33 그걸 흐뭇하게 바라보는 차누님...
호스 안의 유체는 수압과 대기압의 차이로 인해 움직이는 건데 호스안에 유체가 차 있지 않을 경우 반대편에서도 대기압이 작용해서 힘의 평형을 이루어 차이가 나지 않기에 물이 이동하지 않는다
고런 건 모르겠고 대표님 사랑해요
ㅋㅎㅋㅎㅎㅋㅎㅋㅎㅋㅎ
누가버ㅏ도 안될거같은걸 기대하ㄴ나란..
공기와 비커 안 홍초의 밀도차 때문 아닐까..요..? 밀도가 낮은 공기가 관을 채우고 있어서 밀도가 높은 물은 붸에에ㅔ에ㅔㅔㅔ 여기까지 할게요 예체능이에요 미안합니다
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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점성이 다른 유체 즉, 기체와 홍초는 점성이 다른 물질임. 따라서 관 안에 흐르는 유체의 점성이 같은 물질로 채워져야만 흐름을 유지할 수 있다.
공기와 홍초도 같은유체이니 유체인 공기가딸려나올때 같은 유체인홍초도 같이 나와서?..
굉장히 단순한 문제지만 유체라는 공통점을 교묘하게 섞어 문제를 잘 내신것 같아요 ㅎㅎ 사이판 원리는 기본적으로 유체가 적어도 관의 최대높이까지는 차있는상태에서 한쪽 관을 다른쪽 비커의 유체 수면보다 낮은 위치에 두었을 때 유체가 중력에 의해 떨어지게 되고 떨어지는 순간의 관에 생기는 작은 틈은 진공이 되므로 순간적인 진공에 의해 생긴 대기압과의 압력차(p)가 유체를 p/A 만큼의 힘으로 잡아 당겨 결국 유체가 위로 상승할 수 있게 만듭니다. 그러나 저렇게 빨대를 꽂아넣었을때는 홍초가 상승해 이동할 수 있는 외력은 어디에도 존재하지 않죠..? ㅎ 결국 제 답은 홍초가 움직일 수 있는 외력이 없기 때문이다 라고 할 수 있겠습니당
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
긱블 영상은 재미도 있고 나름 과학적인 것 같아서 엄마가 뒤에서 양치질하다말고 와서 쳐다봐도 꿀리지않...기는개뿔쫄리긴하는데당당하게더쳐다보고있으면그냥가십니다
파스칼의 원리(기압)유체압력 전달원리
대기압 + 중력힘에 의해 홍초(유체)가 반만큼 이상 와야 댐 수위는 힘에 비례
파스칼은 밀폐된 공간 즉 주사기같은
특정 공간이 필요한거고 이건 압축성이 빠진
완전유체의 에너지니까 베르누이 정리
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.
반대편 비커에는 같은 홍초 친구가 없기때문이에요!
만약 반대쪽에도 홍초 친구가 있었다면 어느곳을 가든 친구가 있기때문에 반대쪽으로 이동했을거임!
태정태세님 혹시 신발은 어디껀가요??? ㅋㅋㅋ 실험보다가 신발에 더 눈이가네요..:)
5:26 주전자에서 물나온건줄 ㄷㄷ
07:47 ㅋㅋㅋㅋㅋㅋ이거 옛날에 서프라이즈 진실 혹은 거짓이잖아욬ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ 갑자기 터졌네욬ㅋㅋㅋㅋㅋ
2:59 오! 여보!
ㅋㅋㅋ 왜 댓이없누
ㅋㅋ개웃기네 ㅋㅋㅋ
따라한거 아님? 따라했으니까 댓이 없지
@@buildaboat2874 댓 없는건 다 따라하는거냐
홍초가 차있는 우측 컵에선, 호스 안에 대기압 만큼의 공기가 호스 끝에서 홍초를 밀어주고 있으니 빨려들지 않는다.
호스를 빨아 부압을 걸어주어 홍초를 호스안에 채우면 (이후 사이펀 원리)
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.
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
3:21 뭔데 웃곀ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
유체는 고압에서 저압으로 이동하는걸로 알고 있습니다. 그걸 토대로 생각해보면
대기중 공기는 1기압이고 물은 바다기준으로 수심이 10m됐을때 1기압이니 관이 공기로 차있을땐 대기압력이 더 높으니 변화가 없지만 물 과 물일땐 수심이 깊은곳에서 낮은곳으로 이동하게 되는거라 생각됩니다
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
공기로도 됐으면 욕조에 받은 물도 넘쳤지 아 ㅋㅋ
1:18 ???:무야호~~
ㅁㅊㅋㅋㅋㅋㅋ
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.
공기랑 홍초랑 밀도가 달라서 섞이지도 않고, 공기는 밀도가 매우 작아서 중력이 충분히 작용하지 않아 대기압보다 중력이 약해서 저절로 되지는 않는것 같애용
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
사이펀인가 사이판 현상은 대기압에도 영향을 받는다고 하셨는데 자세히보면 관에 공기가 차 있는 한 그곳에도 똑같은 대기압이 작용하기에 사이판인가 사이펀현상이 일어나지 않는다고 생각합니다.
물에도 표면장력이 있어서 끌어당기는 힘이 있는데 반대편엔 물이 아예 없으니까 못 따라가죠
6:56 제가 중1 기체,고체,액체 입자 배울 때의 지식으로 생각해본다면 파이프 안에 홍초가 다 빠졌을 때 공기가 들어오게 됩니다. 그리고 다시 연결을 했을 때 작동이 안되는 이유는 파이프 안에있는 공기가 홍초들을 밀어주기 때문에 홍초가 안올라오는 것 같아요. 아님 말고 ㅎ
어 아니야 ㅋㅋ