이 실험 소개
더 깊은 곳에 있는 압력 탐침은 그 위에 있는 더 많은 액체의 무게를 지탱합니다. 탱크 안에서 압력 탐침을 내려 보고, 밀도가 서로 다른 액체를 비교하며, 게이지 압력과 절대 압력을 구분해 보세요. 표면 압력을 바꾸면 모든 절대 압력 측정값이 동일한 만큼 변하지만, 깊이에 따른 압력 구배는 변하지 않습니다.
학습 목표
- 다른 변수는 일정하게 유지하면서 깊이가 게이지 압력에 미치는 영향을 살펴보세요.
- 그래프와 수치 판독값을 사용해 예측을 검증하세요.
- 물리적 가정과 이 모델이 더 이상 적용되지 않는 조건을 설명하세요.
사용 방법
- 1밀도를 1000 kg/m³로, 깊이를 3 m로 설정하세요. 게이지 압력이 29.43 kPa인지 확인하세요.
- 2곡선을 저장하고 밀도를 1200 kg/m³로 높인 다음 기울기를 비교하세요.
- 3깊이를 고정한 채 표면 압력을 바꾸세요. 어떤 측정값이 변하나요?
- 4프로브를 수면까지 올리세요. 게이지 압력은 0이지만 절대 압력은 0이 아닌 이유를 설명하세요.
모델
가정
- 액체는 정지해 있고 밀도는 균일하며 비압축성입니다. 중력 가속도는 9.81 m/s²입니다.
- 깊이는 수면 아래 수직 방향으로 측정합니다. 탱크의 폭과 액체의 부피는 압력 방정식에 영향을 주지 않습니다.
수업에서 해 보기
- Q1탱크가 더 넓어도 같은 깊이에서 압력이 같은 이유는 무엇인가요?
- Q2게이지 압력이 약 98.1 kPa가 되는 수심은 얼마인가요?
자주 묻는 질문
압력은 아래쪽으로만 작용하나요?
아니요. 정지 유체의 압력은 모든 방향으로 작용합니다. 프로브는 해당 깊이의 국소 압력을 나타냅니다.
게이지 압력과 절대 압력은 왜 다른가요?
게이지 압력은 액체 표면의 압력을 뺀 압력입니다. 절대 압력에는 표면 압력이 포함됩니다.