넓은 가방끈은 같은 힘을 어떻게 나누어 받을까?
가방끈이 어깨를 누르는 힘과 실제 닿는 넓이를 따로 정하고, 평균 압력이 달라지는 조건을 계산합니다.
그림에서 무엇을 볼까요?
40뉴턴을 넓이 30제곱센티미터와 60제곱센티미터에 나누어 가할 때 평균 압력이 각각 13.33과 6.67킬로파스칼인 비교
같은 가방도 끈이 어깨에 닿는 넓이에 따라 힘이 분포하는 모습이 달라집니다. 평균 압력은 접촉면에 수직으로 작용하는 힘 F를 접촉 넓이 A로 나눈 P=F÷A입니다. 단위 파스칼(Pa)은 제곱미터당 1뉴턴입니다. 넓이를 늘려도 가방 자체의 무게가 줄어드는 것은 아닙니다.
이 활동은 끈 하나가 평평한 면을 고르게 누르는 직사각형 접촉을 가정합니다. 입력은 가방 질량이 아니라 그 접촉면에 수직인 힘입니다. 실제 가방의 끈 각도, 양쪽 어깨의 분담, 허리띠의 지지는 생략합니다. 따라서 가방 무게를 그대로 입력 힘과 같다고 놓지 않습니다.
함께 확인할 점
40뉴턴·폭 3센티미터·길이 10센티미터를 확인한 뒤 폭만 6센티미터로 바꿉니다. 폭 6센티미터에서 힘을 80뉴턴으로 바꾸고 처음 압력과 비교합니다. 초기화한 뒤 폭 6센티미터·길이 5센티미터로 바꾸어 넓이를 확인합니다.
생각해 볼 질문
‘끈이 넓어져 압력이 줄었다’는 설명에 필요한 고정 조건 두 가지를 쓰고, 실제 접촉에서 추가로 확인할 것을 하나 적으세요.
유리관이 가늘수록 물은 왜 더 높이 올라갈까?
공기에서 물로 들어간 빛은 어느 쪽으로 꺾일까?
반감기가 두 번 지나면 남은 양은 0이 될까?