상자 안에 있는 새가 날면 상자의 무게는 달라질까
뇌를 채워줄 은덩어리 지식들 은근한 잡다한 지식입니다
일러스트를 이용해 최대한 쉽고 간단하게 내용을 전달하기 위해 노력하고 있습니다
많은 관심과 시청 부탁드리겠습니다
상자 안의 새에 대해 생각해 본 적 있나요
여기에 커다란 상자가 하나 있습니다
상자의 무게를 100g이라고 해보죠
그리고 여기에 참새가 한 마리 있습니다
참새의 무게를 30g이라고 해보죠
이 참새를 커다란 상자 안에 넣으면
상자의 무게는 130g이 됩니다
그렇다면 이때 상자는 닫혀있고
참새가 상자 안에서 같은 높이를 유지하면서 날면
다시 말해 상자에 닿지 않고 한곳에 계속 떠있으면
상자의 무게는 그대로일까요 달라질까요
https://youtu.be/h2iGxQg6t6Y
어떤 물체가 다른 물체에 힘을 가하면
힘을 받은 물체 역시 같은 크기의 힘을
반대 방향으로 가한다는 것이 작용 반작용 법칙입니다
새는 작용 반작용 법칙으로 하늘을 날 수 있습니다
하늘을 날기 위해선 날갯짓을 해야 하는데
날갯짓을 하면 날개가 공기를 아래로 밀어냅니다
이것을 작용이라고 하죠
이때 공기 역시 같은 힘으로 새를 위로 밀어내는데
이것을 반작용이라고 합니다
즉 새는 날갯짓을 통해 자신의 무게만큼의 힘을 가해
하늘을 나는 것이라고 할 수 있습니다
상자 안에 새가 있으면 상자의 총 무게는
원래 상자의 무게에 새의 무게를 더한 값이 됩니다
이때 새가 상자 안에서 날면
새는 공중에 뜨는 것이기 때문에
상자의 총 무게가 줄어들 것이라고 생각할 수 있습니다
새가 하늘을 나는 원리를 다시 한번 생각해 보죠
새가 날갯짓을 하면 자신의 무게만큼의 힘을
지면으로 가하게 됩니다
상자 안에서 새가 날면 날갯짓을 통해 만들어지는 힘이
상자 바닥에 전달된다는 것입니다
다시 말해 새는 상자에 닿지 않고 떠있지만
보이지 않는 무언가가 상자를 누르고 있다는 것이죠
그렇기 때문에 상자가 닫혀있고
새가 같은 높이를 유지하면서 날고 있으면
상자의 총 무게는 변하지 않습니다
물리학에서 어떤 물리적 영역이나 객체를 계라고 합니다
그리고 이 계가 닫혀 있으면
다시 말해 지금처럼 밀폐된 상자가 있다고 하면
이것을 닫힌계라고 합니다
어떤 물질이 닫힌계에 있다면 상태 변화에 관계 없이
질량은 항상 유지됩니다
이것을 질량 보존의 법칙이라고 하죠
예를 들어 밀폐된 상자에 물이 담겨 있는 것과
물을 끓여 수증기가 되었을 때의 무게는 같습니다
닫힌계에선 어떤 물질이 안이나 밖으로 들어갈 수 없기 때문이죠
상자 안에 있는 새 역시 마찬가지입니다
상자가 닫힌계이기 때문에
새가 가만히 있어도 공중에 떠도
무게가 변하지 않는 것입니다
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