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Mar 28, 2023

전기 없이도 물을 퍼올릴 수 있나요?

Rhett Alllain YouTube 및 TikTok 동영상이 표시되는 것에 놀랐습니다.

레트 알랭

물을 펌핑하는 참신한 방법을 보여주는 YouTube 및 TikTok 동영상의 수에 놀랐습니다. 하지만 전 세계가 거의 물로 움직이기 때문에 그것이 의미가 있다고 생각합니다. 이전에 본 적이 없다면 누군가가 파이프를 물에 꽂고 앞뒤로 흔들어 갑자기 끝없이 많은 양의 액체를 뿜어내는 모습을 자주 볼 수 있습니다. 마치 마술처럼 보입니다. 뚜렷한 전력 공급원은 없지만 물이 계속 흐르고 있습니다. 때로는 야외 수역에서, 때로는 사람이 계속해서 물을 채우는 용기에서 흘러나옵니다. 이는 이러한 장치가 "자유 에너지", 즉 뚜렷한 출처가 없는 에너지로 작동하는 것과 같습니다.

실제로 "자유 에너지" 물 펌프를 만들 수 있나요?

물리학 스포일러 경고: 실제로 외부 전원이 필요하지 않고 물을 이동시키는 두 가지 방법이 있습니다. 하지만 이는 자유 에너지로 흐르는 것과는 다릅니다.

첫 번째 방법은 사이펀 펌프입니다. 이것은 매우 일반적이며 설정하기가 매우 쉽습니다. 간단한 시연을 위해 필요한 것은 마실 수 있는 물 한 잔과 구부러지는 빨대입니다. 유리잔을 거의 꼭대기까지 채우세요. 이제 빨대를 구부려 긴 부분이 테두리 위에 걸리도록 짧은 끝을 유리잔에 넣습니다. 그 모습은 다음과 같습니다.

다음에는 상황이 조금 이상해질 것입니다. 물이 끝까지 닿을 때까지 빨대의 긴 부분을 빨아들입니다. 그런 다음 유리잔에 담긴 물의 수위보다 낮은지 확인하면서 끝 부분을 놓으십시오. 빨대 끝에서 물이 쏟아져 나오기 시작하므로 외부나 싱크대 근처에 있기를 바랍니다. 그게 다야. 방금 사이펀 펌프를 만들었습니다.

다음 두 가지 조건이 충족되는 한 물은 계속해서 흐르고 주방 조리대를 엉망으로 만들 수도 있습니다. 빨대의 배출구 끝은 유리잔의 물 높이보다 낮아야 하고, 유입되는 쪽은 물 속에 있어야 합니다. . 단순한.

그런데 이것이 어떻게 작동하나요? 구부러진 빨대를 통해 물이 흐르는 설정의 그림은 다음과 같습니다. 빨대의 일부는 물컵에 담그고 일부는 가장자리에 매달려 있으므로 물이 유리 끝에서 "떨어질" 수 있습니다.

로렌 구드

로렌 구드

줄리안 초카투

윌 나이트

사고 실험으로서, 물이 자유단에서 흘러나오면서 약간의 수증기를 제외하고는 거의 비어 있는 공간이 남는다고 상상해 봅시다. 빨대 부분에 아무것도 없기 때문에 압력은 0에 매우 가깝습니다. 압력은 단위 면적당 힘으로 정의되므로 압력이 0이라는 것은 빨대에 있는 나머지 물을 위로 밀어 올리는 힘이 없음을 의미합니다.

이제 빨대의 다른 쪽 끝인 물컵에 있는 부분으로 가보겠습니다. 빨대의 해당 부분은 물속에 있으며, 물을 빨대 위로 밀어 올리는 힘을 생성하는 압력이 있습니다. 이 압력은 두 가지 요소, 즉 물의 깊이(더 깊게 들어갈수록 압력이 커짐)와 물 표면 위의 모든 공기로 인한 대기압의 조합으로 인해 발생합니다. 그러나 중요한 부분은 다음과 같습니다. 물을 빨대 위로 밀어 올리는 힘(전체 압력으로 인해)이 있지만 빈 공간에는 압력이 없으므로 물 조각에 빨대 위로 이동시키는 순 힘이 있습니다. 자유로운 끝.

물론 빨대에는 실제로 빈 공간이 없습니다. 그것은 물이 빨대의 자유로운 끝에서 떨어질 때 나머지 물을 밀어내지 않는다는 것을 보여주기 위한 사고 실험일 뿐입니다. 물은 한번 흘러나오기 시작하면 계속해서 흐르게 됩니다.

빨대 자체가 왜 중요한지 살펴보는 것도 유용합니다. 단순히 물의 흐름을 안내하는 것이 아닙니다. 공기가 내부로 들어가는 것을 방지하여 물을 밀어내는 압력을 증가시키고 흐르는 것을 막습니다. 이런 종류의 펌프가 작동하려면 견고하고 외부 대기압으로 인해 붕괴되지 않는 튜브나 파이프가 필요합니다. 간단한 플라스틱 빨대는 소량의 물에도 잘 작동합니다.

로렌 구드

로렌 구드

줄리안 초카투

윌 나이트