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  7. 힘과 에너지의 이용

유체


  • 액체나 기체와 같이 흐를 수 있는 물질 예) 공기, 수증기, 물, 식용유 등
  • 일정한 모양이 없고, 담는 용기의 모양에 따라 달라짐
  • 고체에 비해 변형하기 쉽고 자유로이 흐르는 특성을 지님
  • 유체의 어느 부분에 힘을 가하면 유체 전체가 움직이지 않고 힘을 받은 유체 층만 움직임


밀도


1. 밀도

  • 단위 부피당 질량임. 즉 어떤 물질 1 m3의 질량을 밀도라고 함


밀도


2. 밀도의단위

  • kg/m3, g/cm3
  • 예) 4˚C의 물 1 m3 의 질량은 1000 kg이므로 물의 밀도는 1000 kg/m3 = 1 g/cm3


3. 여러 가지 물질의 밀도(1기압 상태)


여러 가지 물질의 밀도


비중


  • 어떤 물질의 밀도와 4˚C 물의 밀도의 비로, 비중은 단위가 없음. 비중은 기체의 경우 온도와 압력에 따라 달라지며, 대부분의 경우 밀도와 같은 개념으로 생각해도 무방함


물질의 비중


압력


1. 압력

  • 단위 면적에 수직으로 작용하는 힘


압력


2. 압력의단위

  • Pa(파스칼), N/m2


3. 기압

  • 대기의 압력으로, 지면에 가까울수록 큼. 1기압은 0˚C에서 수은 기둥의 높이가 76 cm일 때 수은 기둥의 무게에 의한 압력과 같음


1기압 = 76 cmHg = 1.013×105 N/m2 = 1.013×105 Pa


4. 수압

  • 물에 의한 압력으로, 물의 깊이가 깊을수록 큼 →물 표면에서의 압력은 대기압(1기압)과 같고, 물의 깊이가 10 m 깊어질 때마다 수압은 약 1기압씩 증가함


수압


5. 유체의 압력

  • 유체의 깊이에 따른 압력 : 중력 가속도가 g인 지구의 표면에서 부피가 V, 밀도가 ρ인 유체가 단면적 A, 깊이 h인 그릇에 담겨 있음. 깊이 h인 곳에서 유체에 의한 바닥의 압력 P는 다음과 같음


물체의 압력


유체의 압력


→깊이가 깊은 곳일수록 유체의 압력이 크며, 깊이가 같은 곳은 압력이 모두 같음


  • 유체의 압력에 의한 힘의 방향 : 물체의 모든 면에 수직으로 작용함


관련문제

문제

01

그림은 두껑이 없는 U자형 관에 기름과 물을 넣을 때 기름과 물의 높이를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?(단, P0는 대기압,ρ1은 물의 밀도,ρ2는 기름의 밀도, g는 중력 가속도이다.)

<보기>

U자형 관

선택지

① 물의 밀도가 더 크다.

② 기름의 아랫면에서 압력은 P0ρ2gl이다.

③ 기름의 윗면과 물의 윗면에서 압력은 같다.

④ 물과 기름의 밀도가 다르므로 높이 차이가 생긴다.

⑤ 물의 윗면에서 깊이 l인곳에서 압력은P0 +ρ1gl이다.

정답 :

해설 :

기름의 아랫면에서 압력은 P0 +2g(l+d)임

문제

01

그림과 같이 여러 가지 용기 A~D에 물을 넣고 깊이 h인 곳에서 압력을 측정하였다. A~D 중에서 압력이 가장 크게 측정되는 용기는?

<보기>

압력

선택지

① A

② B

③ C

④ D

⑤ 모두 같다.

정답 :

해설 :

유체의 압력은 유체의 양이나 모양에는 관련이 없고 깊이 h에 따라 달라짐

참고서 연관목차

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  1. 1.시공간과 우주

    1. 1 . 시간, 공간, 운동

    2. 2 . 시공간의 새로운 이해

  2. 2.물질과 전자기장

    1. 1 . 전자기장

    2. 2 . 물질의 구조와 성질

  3. 3.정보와 통신

    1. 1 . 소리와 빛

    2. 2 . 정보의 전달과 저장

  4. 4.에너지

    1. 1 . 에너지의 발생

    2. 2 . 힘과 에너지의 이용

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