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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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통의 바닥에서의 압력에 의해서 물이 흐르는 방향이 결정된다. 깊이 h인 수면 아래서 압력은 깊이와 물의 밀도에 의해서 결정이 된다. 

물을 가열하면 팽창하므로 밀도는 감소하고, 수면의 높이는 증가하게 된다. 압력은 이 둘의 곱에 의해서 결정되므로 통의 모양에 따라서 이 값이 어떻게 변하는지를 파악하면 된다:

통의 모양이 사다리꼴이고 밀도는 단면적에 반비례한다(지면으로 들어가는 방향의 길이가 모두 같으므로).

사다리꼴의 단면적은 S= w*h (w = 사다리꼴 중간에서 폭)로 주어지므로

 

A가 팽창하면 높이가 수면의 높이가 올라가고 이에 따라서 중간의 폭도 증가한다. 따라서 바닥에서 압력은 감소한다.

반대로 B가 팽창하면 수면의 높이가 올라가지만 이에 따라서 중간의 폭은 감소한다. 따라서 바닥에서 압력은 증가한다.

 

 

 

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Posted by helloktk

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