[물리1] 유체의 압력에 관해
게시글 주소: https://orbi.kr/00021769541
압력은 일정 면적에 가해지는 힘 (힘/면적)=(F/A)이다.
이 때, 기둥에서의 유체의 압력은
(중력가속도*유체의 무게/면적)
=(중력가속도*유체의 밀도*유체의 부피/면적)
=(유체의 밀도*중력가속도*유체의 높이) 가 된다.
흔히 아는 P=pgh(p는 밀도) 의 식이 유도된다.
그렇다면, 이 16년(15년 시행) 수능 18번 같은 문제상황에서의 압력은 어떻게 정의가 되나?
많은 개념서에서는 그냥 P=pgh의 식을 아무런 용기에나 때려넣으라고는 하지만,
저 공식은 기둥에서만 성립하는 공식이 아니었던가?
그렇다고 원론적인 P=F/A의 식을 적용하자니,
기체 위에 올려진 물체들의 무게는 같고, 대기압은 일정하니까 (가)와 (나)의 압력이 같으므로
ㄷ 선지를 맞다고 잘못 판단하게 될 수 있다.
이 문제가 오답 이의제기를 당한 것도 위와 같은 생각이 만연했기 때문이다.
그렇다면, '기둥이 아닌 용기'에 담긴 유체의 압력은 어떻게 계산해야 옳은가?
핵심은 P=F/A에서 F가 위에 올려진 물체들의 무게의 합이 '아니라는' 것이다.
이해를 돕기 위해, 평가원의 이의제기 답변을 한번 보도록 하자.
벽면이 기둥이 아닐 때에는, 벽이 유체를 누르는 힘이 생긴다는 것이다.
벽면이 지평면과 수직일 때, 즉 기둥일 때는 벽면이 누르는 힘을 고려하지 않아도 되었지만,
기둥이 아닐 때는 벽면이 유체를 위로, 혹은 아래로 누르는 힘을 고려해야 한다.
???: 그럼 그 힘은 어떻게 구하라는거임?? 교과서에 없잖;;
정확하다. 그래서 문제에서 유체가 '베르누이 법칙을 만족한다.'는 조건을 내단 것이다.
유체가 베르누이 법칙을 만족하고, 위와 아래의 유체의 이동속도가 둘 다 0이므로,
유체의 윗부분과 아랫부의 압력의 차이는 베르누이 방정식에 의해
(P아래-P위)=pgh가 되는 것이다.
더욱 직관적인 해석을 위해, 여러가지 모양의 용기를 상상해보자.
(출처: zum 학습백과)
D의 상황에서, 점 바로 위의 수평으로 있는 벽면은 유체에 의해 자신 위의 유체의 압력에 해당하는 힘을 받는다. (파스칼 법칙에 의해)
그 반작용으로, 점 위의 벽면은 그와 같은 압력을 자신 아래의 유체에 가한다.
벽면이 가하는 힘과 점 위의 유체가 가하는 힘이 합쳐져 D에서의 점에 가해지는 압력은 A와 같게 되는 것이다.
B와 C의 상황에서도, (면 위의 물의 무게/면적)의 크기는 서로 상이하지만,
벽면이 누르는 힘이 합쳐져 결과적으로 두 지점의 압력은 같게 되는 것이다.
(B,C와 같은 상황은 경사면을 수많은 수직면과 수평면의 합으로 생각하면 쉽게 생각할 수 있다.)
이와 같은 사고방식을 가지고 18학년도(17년 시행) 수능 물리I 20번을 풀어보도록 하자.
풀어본 사람은 알겠지만, 이 문제의 풀이의 핵심은 (가)와 (나)에서의 A,B의 유체의 압력 차이가 (추의 무게/S)로 일정하고,
그에 따라 (가)와 (나)에서 유체의 높이 차이(P=pgh의 차이가 동일하므로)가 동일하다는 것이다.
???: (나)에서 물체가 떠있으니까 P=F/A 적용해서 P=pgh가 되는 건 알겠는데,
왜 (가)에서는 물체가 떠있지도 않고, A에 유체만 있는게 아닌데 P=pgh를 적용함?
(가)의 A에 유체만 있는 것은 아니지만, 물체 밑의 실이 물체를 잡아당기고 있다는 것이 핵심이다.
실이 물체를 잡아당김과 동시에, 물체는 그와 동일한 힘으로 자신 밑에 있는 유체를 누르고 있다.
그 힘은 (부력-물체의 무게)=(물체의 위, 아래의 유체의 압력 차이-물체의 무게)이므로,
결국 물체는 자신 밑의 유체를 자신 주변의 유체와 같은 힘으로 누르고 있는 것이다.
즉, (가)의 정적인 상황에서는 압력을 계산할 때 물체를 유체의 한 덩이로 봐도 괜찮다는 것이다.
(결국 그냥 P=pgh를 적용하라는 얘기다. 웬만하면.)
결론적으로 당연한 얘기를 뱅뱅 돌아 설명한 것 같아보여도,
그냥 공식만 때려넣는 방법으로는 수험장에서 막상 적용할 용기가 나지 않을 수 있다.
직관적인 이해를 통해 수능장에서 지식을 멋있게 적용할 용기를 기르도록 해보자.
0 XDK (+0)
유익한 글을 읽었다면 작성자에게 XDK를 선물하세요.
-
쉬워서 컷 높게잡힘 -> 아이시 컷봐라... 개고였네 탈출해야지 어려워서 컷...
-
꺄
-
주말공부를 위해 일찍 마치고 쉽니당
-
김서현 <<< 사람됨
-
애니프사ㅊㅊ좀 6
사진보내봐
-
ㅎㅎㅎㅎㅎㅎㅎ
-
강k 수학 3회 1
난이도 어땠나요??
-
1대1이요.. 항상 3q걸긴하는데 뭔가 죄송스럽네요 ㅜ
-
"분명 국영수도 개차반일텐데" 전 사탐런을 하지 않은 문과인데 국영수도 개차반이란 말입니다?
-
[생윤] 민제이 모의고사 1회차 배포 + 나머지 배포 일정 8
[1회차 모의고사 개요] * 난이도 : 중 (수능장 기준 1컷 47 예상) * 해설...
-
프사 어케 바꿈 3
10렙 찍었는디
-
한의대 무물 ㄱㄱ 16
오랜만에 들어왔는데 아는선에서 다 답해드림
-
더프 ㅇㅈ 6
생명만 좀 아쉽네요.. 계열1.2% 통합0.8%인데 센츄 뭐가 기준인가요?
-
빈칸vs순삽 1
일반적으로 뭐가 더 시간걸리고 어려움?
-
덕코? 4
많이 버는 팁 좀 닉변 하고싶어잉…
-
사실 X임 사이좋게 모든 부분을 철저히 털어주는게 일반물리학이라 자연과학과목...
-
일반고고 내신 국영수 556. 탐구 454 모고 121133
-
[속보] 베트남 '권력서열 1위' 응우옌 푸 쫑 공산당 서기장 별세 2
베트남 ‘권력서열 1위’ 응우옌 푸 쫑 공산당 서기장이 19일 별세했다.
-
정지상의 송인이라는 작품입니다. 여기서 "풀빛" 은 색채어 인가요 색채이미지...
-
폰이나 앱으론 안됨?
-
아 너무 힘들다 4
과외생 멍청하면서 노력도 안하는데 뭐 내가 어떻게 해줘야되는거지
-
10000개의 물2 문제를 풀어야 나갈 수 있는 물2 지옥에 가두고 싶다
-
재밌으면 미적 버림
-
반수생인데 중간2~낮1 왔다갔다해요 적분이 유독 약하고 수특수완에다가 뉴런 문제만...
-
고1때까지는 수학 공부 잘 하다가 고2 돼서 이유는 저도 잘 모르겠으나 이상하게...
-
여행을 마치고. 1
여행을 끝낸 후 앞으로 남은 117일 끝까지 버텨 나가겠습니다. 내년에는 대학...
-
일주일 풀로 쉼 1
네이버 웹툰에 있는거 정주행 ㅈㄴ함 정확히 토요일부터 오늘 금요일까지 일주일 놀았네...
-
미리수 높으면 좋아요
-
강X 1회 96 3
63분 28번 어려웠고 22번 틀림 씨발아
-
ㅈㄱㄴ 건동홍숙 이상 라인 쓰는 애들한테 3합7 3합6 어려움?
-
국어 공부 1
강사분들 n제나 주간지 해야하나요? 지금까지 이비에스랑 기출만 풀었습니다..
-
가서도 안된다~
-
아니 ㄹㅇ 책상 다다닥 붙어있고 무슨 도때기시장 마냥 우글거리면서 시험치는데...
-
노래방에 나옴
-
겸양 인공지능 1
역시 겸양은 맞음 김상훈 강민철 박광일 국어 수학 영어 수능 시대 러셀
-
주기율표랑 전기음성도만 이온화에너지 이거 말고 외울게 있나..? 물론 필자는...
-
시발점 미적 빨리 끝내고 싶어서 몰아보려고 했는데..안좋을까요?
-
자기객관화가 되어야 뭘해야할지 알수잇음 그리고 좀 재밋게? 스트레스덜받으면서?...
-
내가 그들보다 하나를 더 알고 있음. 모른다는 것을 알고 있다는 것.
-
광고연졔기문이럿게다온나!두개의정답을좋압하옂얻바을선택핟나...
-
작수 기준 공통에서 14,22번급 빼고 다 푸는 게 목푠데 4
드릴 22번수준 넘어가고 수특 수완 N티켓 4규s1 빅포텐s1 문해전s1 이해원s1...
-
지도교수님이 전화달라 하셔서 전화 드렸었는데 엄청 회유하시네여 더 구체적으로 사유를...
-
오늘 방학식 했는데 성적표 나오고 이거 이제 나는 정시밖에 답이없다 싶어서 밥 먹고...
-
다 독해할시간이 없음
-
갳우
-
사탐하고 싶으면 사탐하고 과탐하고 싶으면 과탐하는거지
-
시즌1 전부 풀고 시즌2 풀기 vs 그냥 순서대로 풀기 뭐가 낫다고 보시나요
-
[단독] '업무 과중' 호소 30대 초급 경찰 간부 숨진 채 발견 2
'업무 과중'을 호소하던 서울 관악경찰서 소속 30대 경찰 간부가 숨진 채...
-
여기서 어디까지 올리면 재수 성공했다고 말할 수 있을까요? 저는 중경 이라고 생각해요
-
시즌2 DAY 3개씩... 작년꺼라 빨리 털고 싶네요
고정1도 헷갈려할 만한 개념을 잘 풀어 쓰셨네요! 저도 이거 첨에 이해하느라 머갈통 깨지는 줄;;
로우 써주시지 ㅋㅋ d로보니까 헷갈린다계속
그리스문자는 삽입이 안되더군요... 복붙넣을라캐서 그런가
소문자p를 기울여서 수정해봤습니다. 그럴싸한가요?ㅋㅋ
오우 수정좀 할줄 아는놈인가? 감사합니다
분명히 공부할때 풀었었는데 수능치니까 글 읽기도 힘듬..
저거 배기범도 한번 말하던데
배기범 강의는 듣지 않는다만... 그렇군요
전달력이 엄청 나네요..
감사합니다!