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May 08, 2024

액체를 사용하여 큰 하중 들어올리기

Science Buddies의 수력 구동 활동 주요 개념 물리학공학간단한 기계힘압력 소개 가장 강한 인간조차도 트럭을 공중으로 들어올릴 수 없습니다. 우리의 두뇌,

Science Buddies의 유압식 활동

주요 개념물리학공학간단한 기계힘압력

소개 아무리 강한 인간이라도 트럭을 공중으로 들어올릴 수는 없습니다. 그러나 우리의 두뇌는 무거운 물건을 들어올릴 수 있는 도구, 즉 유압식 리프트를 만들 만큼 똑똑합니다! 자동차 수리점, 휠체어 리프트, 심지어 초고층 빌딩 건설 현장에서도 찾을 수 있습니다. 그들은 물건을 들어 올리는 데 사용할 수 있는 힘을 높이기 위해 물(또는 기타 액체)을 사용합니다. 그리고 이 활동에서 여러분은 하나를 만들게 될 것입니다! 시험해보고 물의 힘으로 들어올리는 것이 얼마나 쉬운지 알아보세요.

배경 손수레를 사용해 본 적이 있다면 무거운 물건을 들어 올리는 데 도움이 될 수 있다는 사실을 아실 것입니다. 손수레의 손잡이를 들어올리는 것이 물건 자체를 들어 올리는 것보다 쉽습니다. 유압식 리프트도 동일한 작업을 수행합니다. 훨씬 적은 노력으로 무거운 물체를 이동할 수 있습니다.

"유압"이란 물이나 기름과 같은 액체를 움직여 작동하는 도구를 말합니다. 특수 장비가 없는 한 액체를 압축할 수 없습니다. 즉, 액체를 아무리 세게 눌러도 부피가 눈에 띄게 변할 수는 없습니다. 사용해 보세요! 경구용 주사기에 물을 채우고 열린 끝을 손가락으로 막은 다음 플런저를 눌러 보십시오. 불가능하다는 것을 알게 될 것입니다. 플런저 위에 코끼리를 올려놓더라도 주사기 안의 액체가 압축되지는 않습니다. 그렇다면 이 수력으로 무엇을 할 수 있을까요?

무언가를 옮기려는 노력에서는 힘을 가하는 것뿐만 아니라 힘이 퍼지는 전체 영역을 고려하는 것도 중요합니다. 플레이도우를 가지고 놀던 때를 생각해 보세요. 손가락으로 반죽을 밀어 넣는 것은 쉽지만 손바닥을 반죽에 밀어 넣는 것은 더 어렵습니다. 아마도 더 많은 저항을 느꼈을 것입니다. 손의 표면적이 더 넓기 때문에 노력이 더 넓은 영역에 분산되며, 반죽은 한 손가락으로 밀 때처럼 각 평방 인치당 많은 힘을 받지 않습니다. 이제 이 문제를 반대로 생각해보세요. 때로는 무언가를 들어 올리려고 할 때와 같이 평방 인치당 더 적은 힘을 원할 때도 있습니다. 물건을 들어올릴 때 압력이 덜 가도록 물체를 더 넓은 표면에 배치할 수 있는 방법이 있습니까? 활동을 통해 알아보세요!

재료

준비

절차

관찰 및 결과 아마도 큰 보조 주사기를 사용하여 병을 들어 올리는 것이 더 쉽다는 것을 알았을 것입니다. 그 조합에서 항아리는 아마도 훨씬 더 짧은 거리를 움직였을 것입니다.

하나의 플런저를 누르면 폐쇄 시스템 내부의 액체가 다른 플런저에 대해 동일한 양의 압력을 가하게 됩니다. 압력은 영역에 힘을 가함으로써 생성되기 때문에 작은 영역을 살짝 밀면 훨씬 더 큰 영역을 훨씬 더 크게 미는 것과 동일한 압력이 생성됩니다. 이것이 바로 유압 리프트가 힘을 증폭시킬 수 있는 이유입니다. 작은 플런저를 밀면 생성된 압력이 액체를 통해 훨씬 더 큰 플런저로 이동하고, 더 큰 플런저에 가해지는 하중은 처음에 누른 것보다 훨씬 더 큰 힘을 느끼게 됩니다. 만들어진. 그렇기 때문에 더 쉬웠고, 시도해 본다면 작은 보조 주사기에 비해 큰 보조 주사기를 사용하면 더 많은 무게를 이동할 수 있었습니다.

그 과정에서 액체가 한 컬럼에서 다른 컬럼으로 어떻게 이동하는지 보셨나요? 액체의 부피는 변하지 않기 때문에 큰 플런저는 작은 플런저만큼 움직이지 않습니다. 하지만 그것은 무거운 물건을 들어올릴 수 있다는 점에서 단점입니다!

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이 활동은 Science Buddies와의 파트너십을 통해 제공되었습니다.

Chelsea Harvey와 E&E 뉴스

조나단 빈과 The Conversation US

멕 더프, 제프리 델비시오, 툴리카 보스