베르누이 원리

베르누이 원리는 바람이나 물과 같은 유체의 속도와 압력과의 관계를 이야기 합니다.

 

유체의 속도가 빠르면 압력이 낮아진다는 원리입니다.

 

원리와 법칙의 차이는 법칙(law)은 증명이 가능하고 원리(principle)는 아직 증명이 안되는 것이라고 합니다.

 

 

아래 그림처럼 긴 파이프의 가운데 부분이 좁아지는 형상인 경우, 파이프를 통해 공기가 지나갈 때 가운데 좁은 부분에서는 속도가 빨라집니다.

 

동일한 유체의 양이 좁은 파이프를 지나갈려면 속도가 빨라질 수 밖에 없습니다.

 

파이프의 넓은 부분과 좁은 부분을 연결하는 U 자 형상의 관을 만들고 그 속에 물을 넣습니다. 바람이 불지 않을 때는 U 자 형상 관의 양쪽에 있는 물의 수면 높이는 서로 동일합니다.

 

하지만 바람이 불면 가운데 좁은 부분에서는 유체의 속도가 빨라지고, 베르누이 원리에 따라 압력은 낮아집니다.

 

따라서 U 자 형상의 관에서 파이프의 넓은 부분은 수면이 내려가고 좁은 부분은 수면이 올라갑니다.

 

 

 

베르누이 원리는 비행기 날개의 양력을 설명할 때 많이 이용됩니다.

 

비행기가 이륙을 하기 위해 속도를 증가시키면, 비행기 날개의 형상 때문에 날개의 하부 보다 상부로 지나가는 바람의 속도가 빨라집니다.

 

 

따라서 날개 상부의 압력이 낮아지고 위쪽으로 힘이 발생하는데 이것을 양력이라고 합니다. 이 양력이 비행기가 하늘로 날아 오를때 힘을 보태게 됩니다.

 

 

2006년

 

수돗물이 흐르는 곳에 탁구공을 놓으면 아래 그림처럼 탁구공 표면으로 물이 흐르면서 물의 속도가 빨라지고 베르누이 원리에 따라 낮아진 압력으로 인해 탁구공은 수돗물 흐름 속에 잡히게 됩니다.

 

 

위 그림을 반대로 보면, 풍선을 드라이기 등으로 바람을 불게 하는 것과 같습니다. 위의 탁구공 예처럼 풍선이 바람의 속도차와 이로인해 발생하는 압력차이로 인해 바람에 갖히게 됩니다.

 

A4 종이 2장을 들고 그 사이에 바람을 불면 종이가 서로 붙는 것, 태풍이나 허리케인에 의한 바람으로 인해 지붕이나 집이 날아가는 것, 달리는 버스 창문을 열었을 때 모자가 밖으로 빨려 나가는 것, 화장품이나 약물을 분사하는 분무기에서 바람을 빠르게 해서 내부의 액체를 함께 분사하는 것 등 다양한 현상에서 베르누이 원리를 볼 수 있습니다.