구멍 난 컵 떨어뜨리기 실험 (무중량 흉내)
Leaky cup drop (weightlessness in free fall)
구멍 난 물병을 떨어뜨리면, 떨어지는 동안에도 물이 샐까요?
무슨 일이 일어났나
병을 손에 쥐고 있으면 물이 제 무게로 병 바닥을 눌러 구멍으로 새어 나옵니다. 병을 놓으면 병과 물이 함께 떨어져 병이 물에 힘을 주지 않으므로 물줄기가 멈춥니다.
NASA 글렌 연구 센터의 수업 자료는 병을 위로 던져 올린 경우에도 물줄기가 멈춘다고 설명합니다 — 손을 떠난 뒤에는 올라가는 동안에도 병과 물이 함께 자유 낙하 중이기 때문입니다.
시뮬레이터에서 1 m 높이에서 놓으면 무중량이 451 ms(0.451 초) 이어지고, 1.5 m 로 올리면 553 ms 로 늘어납니다. 바닥에 닿아 멈추는 순간 다시 물이 샙니다.
📸 진짜 모습
불러오는 중…📸 사진NASA 루이스 연구 센터의 무중력 연구 시설에서 실험 꾸러미가 깊은 수직 통로로 떨어지는 모습입니다.
출처: NASA · 퍼블릭 도메인 · NASA 그림 창고 원본 ↗
💡 생활 속 예시
- 화단에 물을 주던 물뿌리개를 실수로 놓쳐 떨어지는 짧은 순간에는, 구멍마다 나오던 물줄기가 끊긴 듯 보입니다.
- 버스가 과속 방지 턱을 넘어 살짝 내려앉는 순간 컵 홀더 속 음료가 출렁 떠오르는 것도, 컵과 음료가 잠깐 함께 떨어지며 음료가 컵 바닥을 덜 누르기 때문입니다.
🧪 해 보기
- 어른과 함께, 다 마신 플라스틱 물병 바닥 가까이에 압정으로 작은 구멍 하나를 냅니다(구멍은 어른이 냅니다).
- 욕실이나 마당처럼 물이 튀어도 되는 곳에서 구멍을 손가락으로 막은 채 병에 물을 채웁니다. 뚜껑은 닫지 않습니다.
- 병을 든 채 손가락을 떼어 물줄기가 나오는 것을 봅니다.
- 허리 높이에서 병을 그대로 놓아 아래에 둔 대야로 떨어뜨리고, 떨어지는 동안 물줄기가 어떻게 되는지 봅니다.
- 병을 살짝 위로 던져 올려, 손을 떠나 올라가는 동안에도 물줄기가 멈추는지 봅니다.
- ⚠️ 어린이는 어른과 함께 합니다 — 압정 같은 뾰족한 도구는 어른이 다룹니다.
- ⚠️ 의자 · 계단 · 창문 밖 같은 높은 곳에서 떨어뜨리지 않습니다. 서 있는 자리에서 허리 높이만 씁니다.
- ⚠️ 유리병은 쓰지 않고 플라스틱 병만 씁니다.
- ⚠️ 바닥에 흘린 물은 바로 닦아 미끄러지지 않게 하고, 폰이나 전기 제품은 물이 닿지 않는 곳에 둡니다.
누가 왜 찾았나
NASA 글렌 연구 센터는 무중량 상태를 가르치는 수업 자료로 «새는 물병» 실험을 냈습니다. 자료는 병을 떨어뜨리거나 던질 때 물줄기가 어떻게 될지 먼저 고르게 한 뒤, 자유 낙하하는 물체에는 받쳐 주는 힘이 없어 무게를 느끼지 못한다는 답을 보여 줍니다.
확인된 값
교육과정에서는
- 한국 2022 · 통합과학1 · 시스템과 상호작용 [10통과1-03-03]
출처
이어서 보기
같은 단원 · 중력과 궤도
- 개념인공위성의 궤도 운동 (원 궤도 속력)
- 개념탈출 속도
- 개념하늘에 멈춰 보이는 위성 (정지 궤도)
- 개념중력 가속도 (g ≈ 9.8 m/s²)
- 개념행성 운동 법칙 (케플러 법칙)
- 개념밀물 썰물을 만드는 힘 (기조력)
- 개념만유인력 (뉴턴 만유인력 법칙)
- 개념둥둥 뜨는 상태 (무중량 상태)
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