왼쪽은
물의무게 + 탁구공의무게 - 탁구공의 부력 이 작용하는데
여기서 탁구공의 무게가 탁구공의 부력보다 작기땜에 탁구공이 물위에 뜹니다.
그걸 비커바닥에 실로연결하여 탁구공을 끌어내리기에 실에 장력이 걸립니다.
따라서 FL = F물 + F핑퐁 + F장력 - 부력
오른쪽은
FR = 물의무게 + 쇠공의무게 - 쇠공의부력이 작용합니다.
이때 쇠공의 무게가 부력보다 크기때문에 가라앉는걸 외부의 지지대에 실을 연결하여
쇠공을 띄웁니다. 따라서 가라앉는 반대방향으로 역시 실에 장력이 걸립니다.
따라서 FR= F물 + F쇠공 - 부력 - F 장력
왼쪽에 작용하는 힘들과 오른쪽에 작용하는 힘들을 간단하게 표현해보면
FL = Fw + Fp + Ftl - FB
FR = Fw + Fs - FB - Ftr 입니다.
부력은 물체의 무게와 상관없이 부피가 같다면 부력이 같기에
같은 부피의 탁구공과 쇠공이라고 가정하고 둘다 FB 라고 표기했습니다.
이때 왼쪽에서 실에 걸리는 장력은 부력에서 탁구공의 무게를 뺀만큼이 걸리므로
Ftl = FB - Fp 라고 표기가능하고 그러므로 FB = Ftl + Fp 라 할 수 있습니다.
이걸 FL 에 대입하면 FL = Fw + Fp + Ftl - FB = Fw + Fp + Ftl - ( Ftl + Fp )
FL = Fw 가 됩니다.
오른쪽에 실에 걸리는 장력은 부력보다 쇠공의 무게가 많기에 가라앉으려 하지만 그걸 실의 장력이 지탱해 주고 있으므로 Fs = FB + Ftr 이라 할 수 있고 그러므로 FB = Fs - Ftr 입니다.
이걸 오른쪽 식에 대입하면
FR = Fw + Fs - FB - Ftr = Fw + Fs -Ftr - ( Fs - Ftr )
역시 FR = Fw 가 됩니다.
FL = Fw = FR , 즉 FL = FR 이므로 저울은 기울지 않습니다.
뭔가 잘못 알고 계시네요.
탁구공과 쇠공이 같은 부피라면 부력은 같습니다.
탁구공과 쇠공이 같은 부피이므로 둘다 물속에 있는상황에서 밀려난 유체의 양 역시 같죠.
양쪽 모두 물의 양은 같기때문에 물의 무게로 인한 힘은 같다고 보는것이 타당합니다.
다만 탁구공의 무게가 부력보다 작기에 탁구공은 떠오르는 것이고, 쇠공은 부력보다 무겁기에 가라앉는 겁니다.
그걸 왼쪽은 부력이 더 큼으로 인해 떠오르려는 탁구공을 실에 연결하여 잡아주는 것이고,
오른쪽은 쇠공의 무게가 더 큼으로 인해 가라앉으려는 것을 실에 연결하여 잡아주는 것입니다.
부력에 의해서 물이 무거워지면 뭐하나요. 그만큼 탁구공이 가벼워지는데요. 그래서 프러스 마이너스하면 0이 되는겁니다. 하지만, 쇠공은 그렇지가 않죠. 비커와 별개로 기둥에 묶여있기 때문에 쇠공은 가벼워지지만 가벼워진 쇠공무게자체가 또 비커에 영향을 미치지 않습니다. 비커입장에서는 부력에의해 무거워지기만 할뿐 가벼워지는 요소가 없는거죠
물이 탁구공이나 쇠공에 작용하는 부력의 크기는 양쪽다 동일합니다.
그걸 왼쪽은 줄의 장력이 아래로 당겨주기 때문에 탁구공이 가라앉은 것이고,
오른쪽은 줄의 장력이 위로 쇠공을 당겨주기 때문에 쇠공이 뜬것 이구요"
님이 설명하신 내용 입니다.
쇠공은 줄이 당기고 있기도하고, 동시에 물이 떠받들기도 하고 있는겁니다. 쇠공이 공기중에 메달려있을때보다 물속에 있을때 무게가 가벼워진다는건 이해하고 계신지 모르겠네요. 가벼워진 만큼 물이 떠받들고 있기 때문입니다.
그리고 부력이 양쪽다 동일한건 맞습니다. 하지만, 부력을 물건에 가하는 만큼 물이 무거워지는데, 왼쪽은 부력으로 물이 무거워진 만큼 탁구공이 가벼워지기때문에 비커 입장에서는 더하고 빼면 0이 되는겁니다.
오른쪽은 부력때문에 물이 무거워지지만, 쇠공이 가벼워지는거랑 저울의 움직임이랑은 상관이 없습니다.
그리고 줄에 묶여있기때문에 탁구공이 가라앉아있는거랑, 쇠공이 묶여있기 때문에 떠있는건 왜 말하신건가요?
왜 하나는 생각하면서 둘은 생각못하시는지 정말 답답합니다.
양쪽다 부력은 동일하게 작용하고,
부력으로 인해 쇠공은 조금더 가벼워졌지만 아직도 무겁기에 가라앉는걸 줄의 장력으로 끌어올린거고,
탁구공의 무게보다 부력이 훨씬 크기에 물위에 뜨려는 탁구공을 줄의 장력으로 끌어내린건데
이 간단한 말을 이해 못해서 별 희안한 말도 안되는 논리를 가져다 대는지 이해할 수가 없습니다.
그리고 줄에 묶여있기때문에 탁구공이 가라앉아있는거랑, 쇠공이 묶여있기 때문에 떠있는건 왜 말하신건가요?
라고 하셨는데 당연히 줄에 묶여있으니 탁구공이 물속에 있을 수 있는거지요.
줄이 없다면 탁구공은 물위에 떠있답니다.
마찬가지로 쇠공역시 줄이 없다면 비커바닥에 있겠지요.
자꾸 물속에 있는게 더 가벼워 진다고 하시는데 그게 부력이라는 힘 때문에 생기는 현상입니다.
쇠공에만 작용해서 쇠공의 물만 늘어나서 물의무게만큼 무거워 지는게 아니랍니다.
양쪽다 동일하게 작용하는 힘이에요.
제가 물이 무거워 진다고 이야기한게 물 자체의 질량이 무거워진다고 이야기 한거라고 생각 안하셨으면 좋겠네요. 애초에 제가 공을 제외한 비커의 무게라고 썼어야됬던거 같네요.
부력으로 인해 쇠공은 조금더 가벼워졌지만 아직도 무겁기에 가라앉는걸 줄의 장력으로 끌어올린거고,
탁구공의 무게보다 부력이 훨씬 크기에 물위에 뜨려는 탁구공을 줄의 장력으로 끌어내린건데
->이 당연한말을 왜 자꾸하시는지 모르겠네요.
이말을 자꾸 하시는 이유가 탁구공이 물속에 있을 수 있는것과 쇠공이 가라앉지 않는 이유이기 때문에 이야기 하신다고 하시는데, 이게 가라앉지 않는 이유나 물속에 있다라고 하는게 비커의 무게랑 어떻게 상관 관계가 있는지를 쓰시던가 하셔야죠. 너무 당연하고 연관도 없는말 아닙니까?
자꾸 물속에 있는게 더 가벼워 진다고 하시는데 그게 부력이라는 힘 때문에 생기는 현상입니다.
->이거도 너무 당연한 말씀이에요. 이걸 모르시는거 같아서 말씀 드린거구요. 님 말대로 물건이 가벼워 지는데 물건을 제외한 비커의 무게가 증가하지 않으면 질량 보존의 법칙이 깨지는거죠.
제글 어디에 쇠공에만 작용한다고 나와있는지 좀 말씀해주셨으면 좋겠네요. 탁구공도 가벼워지기때문에 탁구공쪽 "공을 제외한 비커의 무게"가 무거워 짐에도 불구하고 + - 해서 0이라고 한건 안읽으셨나요?
이해를 못하신건 님인거 같네요...
님이 검색을 하셔서 님이 원하는 답을 가지고 오셨는거 같은데...
거기 풀이가 잘못됬다는 생각은 안하시네요
관련이미지 검색만해보셔도
먼 아랍글자로 된 것만 뜨는거 보면 전혀 설득력은 없어보이구요
문도리신거같은데... 공대생에겐 저건 생각할 필요도 없는 문제라고 하더군요..
포인트는 중력, 부력, 장력, 장력에대한 반발력이고.
쉽게 풀어서 보자면 얼렁뚱땅님이 제대로 이해하고 말씀하시는거 같네요
님 이미지에 Fgr등 장황하게 썼지만...
문도리인 제가 보기에도 비커내부에 작용하는 힘 화살표가 많이 안보이네요
작용하는 힘화살표가 생략되면서 계산에 오류가 생긴거 같습니다.
관련 이미지 검색해도 아랍어로 몇개만 뜨고
전혀 공신력 있는 이미지로 보긴 어렵네요
본인이 검색해보셨으니 알거라고 생각합니다.
오른쪽으로 기울여진다는 관련식은 셀수도 없이 보이는데...
공신력없는 이미지 하나로 우기긴.. 조금 무리가 있지 않나요??
님과 님이 말한 이미지로 볼때
오른쪽 쇠공의 중력을 쇠공을 달아놓은 스탠드의 장력이 상쇄시킨다고
보는거 같은데...(그래서 화살표가 없는듯)
당연히 위에 물에 안잠겨있을때는 상쇄가 됨...
하지만 물에 쇠공이 잠기면서 부력이 생김...
부력이 생기면 당연히 무게가 늘어남...
그걸 전혀 계산 못하신듯...
이 문제는 공이 물속에서 평형을 유지하기 위해 외부의 힘이 필요한 지, 내부의 힘만으로 가능한 지 파악하는 게 중요합니다.
1. 오른쪽 쇠공은 물에 넣기 전에 이미 장력과 쇠공의 무게가 평형을 이루고 있었습니다.
이것을 물에 넣음으로써 외부의 힘인 장력은 부력(쇠공의 부피에 해당하는 무게)만큼 가벼워지게 되며, 장력이 가벼워진만큼 컵을 받치고 있는 체중계의 무게는 무거워지게 됩니다.
2. 왼쪽의 탁구공은 실이 없다면 애초에 물위에 떠있어야 합니다. 만일 외부의 누군가의 힘으로 탁구공을 물에 잠기게 한다면 1번과 같이 체중계의 무게가 무거워지겠죠.
허나 본 문제에서는 실을 컵 바닥에 붙임으로써 탁구공이 잠기게 했습니다. 이로 인해 외부의 힘이 전혀 작용하지 않고도 탁구공이 물속에 잠기게 되는 겁니다.
이때 실의 장력은 부력에서 탁구공의 무게를 뺀 힘입니다. 그런데 이 장력을 지탱하는 지탱하는 것 또한 컵의 바닥에서 나오는 겁니다. 즉 체중계에는 영향을 미치지 않습니다.
(체중계에 가운데에 실이 있는 판자를 깔고 사람이 올라가 실을 당기더라도 체중계에는 영향을 미치지 않는 것과 같음.)
따라서 왼쪽은 탁구공의 무게만큼 무거워진거고 오른쪽은 탁구공의 부피에 해당하는 물의 무게 만큼 무거워져서 오른쪽으로 기울게 됩니다.
저는 공대생도 아니고 잘 모르겠지만 제가 볼때 솜과 철로 무게나 낙하시의 결과를
내는 헛점을 노린 유사한문제 같네요
저도 칠흑님 의견에 동감.
실에 의해 이미 쇠공과 탁구공에 가해지는 힘이 상쇄되어 0이라고 치는게 이해하기 쉽지 않나요?
물의 부피가 차이가날찌모를지언정 부피가 커진다고 질량이 변하지는 않죠.
과학은 좋아하지만 저도 깊이있는 대화가 힘든 지식수준이라 의문점이 많은데 그럼 얼렁님이 지금 댓글 다신것은 같은 부피의 탁구공과 쇠공에 가해지는 부력의 힘이 질량에의해 다르다는 건가요??
제가 생각하는건 부력의 힘은 같고 고정된 실에 의해 1kg과 100kg의 무게는 이미 상실되어있다고 생각했거든요 저는 부력과 질량은 상관관계가 없는걸로 알고있었는데...
탁구공이 가볍기 때문에 차이가 나는게 아닙니다. 묶여있기 때문에 차이가 나는거죠. 부력때문에 탁구공이 가벼워진만큼, 탁구공을 제외한 비커의 나머지 부분의 중력방향 힘은 늘어납니다. 저울입장에서는 프러스인 " 탁구공을 제외한 비커의 나머지 부분의 중력방향 힘"과 마이너스인 "탁구공의 중력방향 힘"을 더하면 0이되는 겁니다.
말좀해도//
아닙니다.;;
제대로 해답을 보셨다면...
그렇게 생각하실수 없는데...
실의 장력과 탁구공이 뜨려는 힘은 상쇄됩니다.
실의 장력과 쇠공의 중력은 물에 들어가면서
실의장력+물의 부력 = 쇠공의 중력이 되면서
상쇄가 안되고 물의 부력의 반발력만큼 누르니까 오른쪽으로 기우는 겁니다.
왼쪽은 장력은 장력끼리 상쇄되고, 부력이랑 상승한 물의 양에의한 반력이랑 상쇄되어 탁구공의 무게만 남는거고,
오른쪽은 쇠공과 연결된 실에 걸리는 장력에 부력을 더한 값이 쇠공의 무게와 상쇄되고,
반대쪽 장력은 저울에 영향을 미치지 않고, 상승한 물의 양에의한 반력만 남는건가요.
물속 이라는 특수한 조건을 잊어서 이러한 논쟁이 생깁니다.
물 속은 중력과 달리 사방에서 무게에 대한 힘의 영향을 받기 때문에
공기중에 저런 실험을한다면 당연히 왼쪽으로 기울겠지만 물이라는 특수 상황에 의해
각 객체의 비중 차로 오른쪽으로 기울게 됩니다.
탁구공의 비중은 기체쪽에 가깝지만 쇠공의 비중은 고체쪽이므로 당연히 오른쪽으로
확 기울게 됩니다.
더 쉽게 설명 드리면
왼쪽의 탁구공은 가라 앉혀 있으나 표면위에 떠 있으나 물의 위치만 변할 뿐 중력에 큰영향을 주진 못하지만 쇠공은 표면위에 있을땐 영향이 덜하나 물 속에 들어가면 쇠공의 잠긴 만큼의 영향력이 커지게 된다는 것을 실험을 통해 알 수 있습니다.
정답은 오른쪽 쇠공입니다.
부력에 의한 무게는 둘다 같기 때문에 평형을 이룰 것으로 생각되겠지만 오른쪽 쇠공에는 장력의 힘이 작용합니다.
외부에서 힘을 가하고 있기 때문에 무게 에 변화가 없다고 착각을 하게됩니다.
하지만 얼렁뚱땅님 말대로 물속에 들어가면 무게가 줄어들게 됩니다.
물 속에서 쇠공의 10%정도의 무게가 줄어든다고 가정해보세요.
물 밖에서 가해지는 쇠공의 장력이 100이라면 물속에 있을 때의 쇠공에 가해지는 장력의 힘은 90이 됩니다.
나머지 10의 힘은 쇠공을 바치는 물이 가져갑니다.
따라서 쇠공쪽의 물이 쇠공의 10% 무게만큼 무거워집니다.