기계적 추론: 연통 용기와 사이펀의 원리

연통 용기란 서로 연결되어 액체가 자유롭게 이동할 수 있는 용기를 말합니다. 액체가 정지 상태에 있을 때에는 용기의 모양이나 크기에 관계없이 모든 용기의 액면 높이가 동일해집니다. 한쪽 용기에 액체를 더 넣으면 새로운 평형 상태에 도달할 때까지 액체가 다른 용기로 이동합니다. 또한 용기의 형태나 배치가 달라도 서로 연결되어 있는 한 모든 용기의 액면은 항상 같은 높이를 유지합니다.

연습 5

수도꼭지를 열면 오른쪽 용기의 물은 최대 어느 높이까지 올라가겠습니까?

1. 물이 "a" 높이까지 올라간다.

2. 물이 "b" 높이까지 올라간다.

3. 물이 "c" 높이까지 올라간다.

분석 및 해설

물의 수위는 "b"를 넘을 수 없습니다. 연통 용기에서는 액체가 평형 상태에 도달하면 모든 용기의 액면 높이가 같아지기 때문입니다. 왼쪽 용기의 수위가 가장자리에 도달하면 더 이상 높아질 수 없으므로, 오른쪽 용기의 수위도 "b"를 초과하지 않습니다.