저울의 눈금은?

Physics 2017.01.11 12:31

저울 위의 얼음을 커에 넣으면 저울의 눈금은?

1. 저울은 어차피 얼음+물+비커의 무게를 재므로 변함없다.

2. 얼음 무게가 부력에 의해 일부 상쇄되어 저울을 덜 누르므로 눈금은 감소한다.


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납덩어리가 붙어있는 스티로폼이 물그릇에 떠있다. 납덩어리가 물 속에 들어가게 스티로폼을 뒤집어 놓으면 스티로폼이 잠기는 정도는 어떻게 변하는가?

1. 처음보다 더 깊이 잠긴다.

2. 처음보다 덜 잠긴다.

3. 변함없다.




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추가 매달린 줄을 끊는다. 체중계의 눈금이 가장 작아지는 경우는?

  1. 줄을 끊은 직 후
  2. 추가 가라앉는 속력이 점점 커지는 경우(줄의 끊은 후에는 점차 빨라진다)
  3. 추가 가라않는 속력이 일정해지는 경우 (물의 저항때문에 조금 시간이 지나면 일정한 속력이 된다)
  4. 어느 경우든 체중계는 지지대+추+물+컵의 무게를 재므로 눈금은 같다.


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두 개의 사다리꼴 모양으로 생긴 통에 물을 넣고 튜브를 이용해서 연결하여 같은 높이가 되게 만들었다. 

  • A의 물을 가열하여 팽창시키면 튜브를 따라 물이 흐를까? 흐른다면 어느 방향인가?
  • B의 물을 가열하여 팽창시키면 튜브를 따라 물이 흐를까? 흐른다면 어느 방향인가?

단, 통은 팽창하지 않는다고 생각할 수 있다.




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저울의 눈금은?

Physics 2016.02.03 08:48


저울 위에 올려진 비커의 물 속에 손가락을 바닥에 닿지 않게 넣으면 저울의 눈금이 어떻게 변할까?

1. 변하지 않는다.

2. 증가한다.

3. 감소한다.


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물기둥의 높이는?

Physics 2016.01.27 11:25

사람이 타고 있는 보트의 밑바닥에 구멍이 뚫여서 물기둥이 생겼다. 배의 바닥이 수면아래 D미터(흘수선)일 때 물기둥의 높이 H는?



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서로 다른 액체를 U자형 튜브에 넣었다(두 액체의 경계에 가볍고 자유로이 움직일 수 있는 실린더를 넣어 두 액체는 섞이지 않는다고 생각할 수 있다). 평형에 도달하였을 때 물리적으로 맞지 않는 그림은?



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스티로폼을 물이 담기 용기의 바닥에 연결된 줄을 이용해서 물에 완전히 잠기도록 하였다. 이렇게 하면 스티로폼에 작용하는 부력은 스티로폼의 무게와 줄의 장력에 의해서 균형을 이룬다. 연결된 줄을 끊으면 저울의 눈금은 어떻게 변할까?

1. 증가한다.

2. 감소한다.

3. 변함없다.

4. 정보가 부족하다.




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구멍이 뚫린 물병을 자유낙하시키면 구멍에서 물이 흘러나올까?


시험관을 이용하면 수은기둥을 만들 수 있다 (토리첼리 실험). 이 실험을 달에서 하면 여전히 수은기둥이 만들어지는가? 만들어진다면 높이는 어떻게 변할까? 안만들어진다면 왜 그런가?(달 표면에서 중력가속도는 지구면에서의 중력가속도의 1/6정도이다)



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용기 바닥의 면적이 같은 다른 모양의 용기에 같은 양의 물을 채워 넣었다. 두 용기의 무게는 같다. 어느 용기의 바닥이 받는 수압이 더 클까? 


깊이에 따른 수압은 

이므로, 수면으로부터 더 깊은 바닥(A)이 더 큰 압력을 받는다. 그런데 바닥의 면적이 같다고 했으므로 수압에 의해서 용기 바닥이 받는 힘은 A가 더 크다. 


그러면 두 용기를 저울에 올려 놓았다면 어느 저울의 눈금이 더 클까? 

수압이 바닥에 주는 힘은 A가 더 큰 데, 용기+물의 무게는 두 경우 모두 같다. 

저울의 눈금은 A쪽이 더 클까 아니면 같을까?




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모래가 섞인 얼음을 물이 담긴 컵에 넣었더니 물에 떳다. 얼음이 다 녹으면 수면의 높이는 어떻게 될까?



얼음이 뜨는 이유는 부력때문이다. 부력의 크기는 얼음의 무게와 같고, 또 얼음의 잠김부분이 밀어낸 물의 무게와 같다. 


불순물이 없는 얼음의 경우 다 녹으면 물이 되고 이 물의 무게(=얼음의 무게)는 잠긴부분이 밀어낸 물의 무게와 같으므로 수면의 높이는 변화가 없다(얼음이 녹은 물이 원래 잠긴 부분을 채울만큼이다)


모래가 섞인 얼음에서 얼음 부피를 , 모래 전체의 부피를 라 하면


여기서,는 순수한 얼음이 밀어낸 물의 부피로, 앞에서 설명한대로 수면의 높이를 변화시키지 않는다. 그러나는 모래(전체)를 띄우기 위해서 밀려난 물의 부피이다. 얼음이 녹아 모래가 가라앉으면 만큼의 물만 밀려나므로 수면의 높이는 내려가게 된다.


이는 무거운 돌을 실은 배에서 돌을 물 속에 던지면 수면이 내려가는 이치와 같다.



Q1. 그러면 기포가 많이 섞인 얼음이 녹으면 수면은 어떻게 될까?(기포의 무게는 무시할 수 있다).

Q2. 가벼운 스티로폼을 실은 배에서 스티로폼을 물에 내려높으면 수면의높이는 어떻게 될까?

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