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돛단배에 선풍기를 달면 어떻게 될까?


pdswait_4024355_1466825744.80142.jpg : 이게 되는건 알겠는데 정확한 원리를 모르겠다


익게에 이 그림가지고 싸우다가 열받아서 글을 쓴다.




결론부터 말하면 움직이긴 움직인다.

동영상을 참조하자 (1:15초)




이 돛단배는 어떤 원리로 움직이게 될까?



먼저 그냥 자연풍이 불때를 생각해보자


001.png


바람이 돛을 밀어내서, 돛에 달린배도 같이 힘을 받아 앞으로 움직인다.

이건 누구나 알고있는것이다.




그럼 배에 선풍기를 설치후 바람을 불면 어떻게 될까?


먼저 그전에, 배에 돛이 없는 경우를 짚고 넘어가자. 



003.png


이 돛이 없고 선풍기만 달린 배는 뒤로 움직인다.

선풍기가 내뿜는 바람의 작용-반작용의 원리에 의해

앞의 공기를 밀어내고 뒤로움직이게 된다.


이건 비행기를 상상해보면 쉽게 알수있다.




다시 돌아와서, 배에 돛을 다시 달아보자.


002.png


이론적으로 이 배는 움직이지 않는다.

선풍기 바람의 작용-반작용의 원리에 뒤로 가는 힘과

자연풍처럼 돛이 밀리는 힘이 서로 같기때문이다.



근데 왜 처음에 움직인다고 했냐하면,

실제로는 저 돛이 바람을 100% 막지 못하기때문이다.

그림으로 표현하면 이렇다.



004.png


돛에 부딪혀 나온 바람의 힘 (초록색)이 뒤의 공기를 밀어내 결국 앞으로 움직이게된다. 


이때 배를 움직이는 힘은 돛이 밀리는 힘이 아닌,

튕겨나온 바람이 공기를 밀어내는 힘 으로 움직이는 것이다.


이건 선풍기 바람이 돛을 때린 뒤의 잉여힘이라 앞으로 빠르게 움직이진 못한다.


빠르게 앞으로 움직이고 싶다면? 선풍기 방향을 뒤로 바꾸면 된다. 돛은 있을필요가 없겠지




위 내용을 보여주는 동영상이다. (2분30초)


문과 이과 놓고 싸우자는거는 아닌데

빠득빠득 우기는놈은 그냥 돌대가린거 같다.


빡대가리들 통한의 비추 환영한다

96개의 댓글

2016.06.27
영상보면 알겟지만, 돛이 작으면 뒤로 감, 이어서 더 큰 돛을 달고 실험하니 앞으로 감.
0
2016.06.27
@블랙맨서
돛이작으면
<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< 선
...........ㅁ<<<<<<<<<<<<<<< 풍
<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< 기

ㅁ = 돛
.. = 막힘

이래서 뒤로감
0
2016.06.27
@어드민
내가 하고 싶은말은.. 돛의 크기나 바람의 세기에 따라 앞으로도 가고 뒤로도 가니
균형에 따라 움직이지 않을수도 있다는 거였음

하지만 별다른 가정을 두지 않고서 무작정 안움직인다고 우기는건 틀렸지
0
2016.06.27
@블랙맨서
응 난 안움직인다고 안했어

리마인드겸 글 쓴거임

실상 쌈박질은 익게에서 일어났음
0
2016.06.27
그러니까 저것땜에 고양이가 생겼다는거지?
0
2016.06.27
튕겨나온바람이 뒤에있는 공기를 밀어내면, 그 공기가 다시 튕겨나온바람을 다시밀어내고 그 바람이 배를밀어서 배가 앞으로간다는거냐
0
2016.06.27
운동량으로 설명하면 더 편할 것 같습니다. 돛이 커지고 바람의 힘이 세진 조건을 봅시다. 돛이 커서 선풍기 바람을 다 받을 수 있습니다. 그런데 선풍기가 보낸 공기 덩어리들이 돛에 부딫혀 멈추는게 아니라 일부가 되튕겨 나오게 됩니다. 충돌에서 운동량 벡터는 보존이 됩니다. 선풍기가 켜지기 전 배는 정지해 있었습니다. 그러므로 운동량 합은 0이 되어야 합니다. 선풍기를 킨 후 선풍기가 보낸 공기덩어리의 일부가 뒤로 되튕겨져 나가게 되고, 나머지는 멈추게 됩니다. 배와 선풍기가 쳐낸 공기덩어리의 운동량 합은 0이 되어야 합니다. 그러므로 되튕겨져 나간 공기 덩어리의 운동량 만큼의 운동량을 배는 가지고 앞으로 나아가게 됩니다.
0
2016.06.27
@레아스카
돛이 커지고 바람 다받을수 있으면 안움직여
틀린설명임
0
2016.06.27
@제주도 드립왕
바람이 그냥 생긴 바람이 아니야

선풍기에서 나온 바람은
선풍기를뒤로 밀고
그에의한 마찰력에 의해서 선풍기는 배에 영향을 주게돼

그냥 운동량 보존의 법칙을 그런식으로 적용할 수 없지
0
2016.06.27
@제주도 드립왕
http://kipl.tistory.com/m/post/149

여기서 설명을 더 자세히 해놨네용
0
2016.06.27
@제주도 드립왕
그리고 바람이 모두 돛에 도달해도 앞으로 갈 수 있답니다.

상황을 간략하게 해서 제가 배 뒤에 있고 공을 앞에 있는 돛을 향해 던진다고 가정합시다. 우리가 관심있는 계를 사람,배,공으로 정합시다. 우선 던지기 전에 배는 정지되어 있어 정지 관찰자 시점에서 운동량 벡터 합이 0이 됩니다. 제가 공을 던져서 돛에 맞고 공이 그대로 바닥에 떨어진다면 배,저,공의 속도가 모두 같아야 합니다. 이때 계 내부 물체끼리 내력이 작용한 것이므로 정지관찰자 시점에서 운동량은 변함없이 0 입니다. 그러므로 정지상태에 머무르게 됩니다.

반면 공이 되 튕겨나오는 경우 관찰자 입장에서 공은 배 뒷쪽방향의 운동량을 가집니다. 그런데 여전히 이 상호작용은 계 내부 물체끼리의 내력만이 작용하였으므로, 관찰자 입장에서 운동량은 0으로 보존이 되어야 합니다. 그러므로 튕겨 나온 공의 운동량만큼 배가 앞으로 운동량을 가지게 됩니다.

선풍기의 경우 공이 아니라 공기 덩어리를 앞으로 연속적으로 던져낼 뿐 비슷한 상황입니다.
0
2016.06.27
3줄요약
1. 돛이 바람을 다 막는 다는 가정을 세웠는데도 이동한다 생각-멍청
2. 돛이 바람을 다 막는 다는 가정하에 안움직인다-관점차이
3.돛 주변으로 바람이 세나가는걸 고려-관점차이
0
2016.06.27
@라그랑지안
익게에서 주로 싸웠던건

바람이 돛을 밀어서가는거다 vs 새나가는 바람 힘으로 가는거다 였음...

말이 안통해서 나와서 싸워보자고 하고 글쓴건데

이상하게 개드립이나 가버렸네
0
2016.06.27
특수하게 100%바람을 막는 돛을 만들지 않는 이상 결국 움직인다가 이긴거네
0
2016.06.27
본문내용 틀렸어

배가 결국 앞으로 가는 이유는
바람이 돛에 100프로 도달하지 못하는건 맞는데

그것으로 인해서

선풍기 바닥면의 마찰력이 바람이 배가 미는 힘보다 커지기 때문에
앞으로 밀리는거야
0
2016.06.27
@제주도 드립왕
바람이 돛에 튕겨나온 순간 배에 외력으로 작용하지 못하고
배의 운동과는 전혀 상관없는 외부물체로 바뀜
0
2016.06.27
@제주도 드립왕
바람이 배가 미는 힘?
뭔 소리임?
0
2016.06.27
@닉이문제냐
선풍기 바닥면의 마찰력 VS 바람이 배를 미는 힘

오타임
0
2016.06.27
@제주도 드립왕
그냥 설치된 선풍기여도 간다..
걔는 마찰력 없는데 어쩔래
0
2016.06.27
@어드민
배에 설치된 선풍기 라는 쓸데 없는 가정을 할 필요가 없지

일반적으로 사용하는 선풍기라는 가정은 당연한거고
여기서 마찰력을 빼면 설명자체가 안되는게
선풍기에서 배로 힘이 전달하는과정은 마찰이 없으면
성립이 않됨
0
2016.06.27
@제주도 드립왕
난 지금 호버크래프트처럼 배와 선풍기팬이 일치된 배의 형태를 말하는고양
0
2016.06.27
@어드민
호버트래프트의 팬은 물에서 돌아가는 건데?
0
2016.06.27
@제주도 드립왕
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/05/Formel1_hovercraft.jpg
https://www.goldenmoments.co.uk/shopimages/newProducts/gallery/B7956C02BE0D.jpg

이게 물에서 돌아가는거라구요..? 제발좀...
0
2016.06.27
@어드민
내가 호버크래프트에 대해서 잘못알고있는건 인정하는데

호버크래프트랑 본문 내용이나 내 댓글이랑 어떤 상관관계가 있는건지 모르겠는데?

호버크래프트가 물위에서 잘 가는게 무슨 상관임?
0
2016.06.27
@제주도 드립왕
호버크래프트의 팬을 거꾸로 돌리고 앞에 돛을 달아도 똑같은 얘기니까

호버크래프트는 선풍기 밑바닥의 마찰력이 상관없는걸 말하기 위해 꺼낸거고
0
2016.06.27
@어드민
그래서 호버크래프트의 팬을 거꾸로 돌리고 앞에돛을 달아서 실험 해 본적이 있거나
실험한 자료가 있는거임?
0
2016.06.27
@제주도 드립왕
자 여기..

http://physics.stackexchange.com/questions/135548/blowing-your-own-sail

물리학 사이트고, 미스버스터만든것도 저기서 나온거랑 똑같이 만든거다. 못으로 밖은거

호버크래프트랑 똑같은 구조지? 왜 우기는거야 자꾸.. 그냥 비추박고 가라
0
2016.06.27
@어드민
난 니가 본문에서 그린 그림으로 댓글단건데
뭔 개소린지 이해가 안된다

니 그림에서 배에 작용하는 외력은

선풍기가 작용하는 마찰력하고
바람이 배를 미는 힘

크게보면 이 두가지이고,

만일 바람이 온전히 배에 모두 도달하면 두 외력은 같아져서 선풍기는 알짜힘이 0이라 정지 또는 등속운동을 하게됨

만일 바람손실이 생기면 마찰력이 바람의힘보다 쎄져서
오른쪽으로 가속도운동을 하게 됨
0
2016.06.27
@제주도 드립왕
당장 니가 그린 본문그림에서
마찰력이 없으면 설명이 안되는데
뜬금없이 호버트래프트 얘기는 왜꺼내는거지?
0
2016.06.27
@제주도 드립왕
그럼 내가 그린그림이 호버크래프트였다면 이런 댓글 그만 달거니?

선풍기 그림을 그냥 가져온 내가 존나 잘못한거같다...
거대한 팬을 그렸어야됬는데 그치?

마찰력 운운하길래 아예 마찰력이 존재하지 않는

바람날개와 돛이 달린 일체형 보트를 반박요소로 말한거잖니
0
2016.06.27
@제주도 드립왕
저 문제가 나온 논지를 파악 못하고있는거 같은데..
'배 내부의 선풍기의 바람으로 돛을 쐰다면 배가 움직일까?' 잖아...

그럼 포커스해야 할 힘들은
돛에 가해지는힘, 선풍기바람의 작용-반작용, 배가 움직이는 힘의방향 이잖아..

선풍기는 고정되어 있어야지 않겠니?

뭘 따지고싶은건진 알겠는데
선풍기의 마찰력을 고려하는 상황이면 이미 배는 내버려두고 선풍기 혼자 뒤로 날라갔겠지...
0
2016.06.27
@어드민
니가 내 댓글의 논지를 파악하지 못항게 아닐까?

나는 마찰력에 중점을 두고 말한게아니라

니가 본문에서 말한
'배가 앞으로 가는이유'가 잘못돼 있어서
그걸 물리적인 힘의 분석으로 지적한 것 뿐이고

위와같은 그림에서 힘의 분석을 하려면
마찰력은 당연히 필수라는 얘기지
0
2016.06.27
@제주도 드립왕
그리고 선풍기가 대체 왜 날아가냐?

선풍기의 최대정지마찰력에 도달할 정도의 바람을 만드는 상황은 매우 극단적인 상황임

그리고 니가 두루뭉실하게 말한 '선풍기바람의 작용반작용'도 사실 마찰력 빼놓으면 설명이 안되는 부분인건 아니?
0
2016.06.27
@제주도 드립왕
아 이런데 시간쏟고있어야하나

자 너가 배가 앞으로 가는 힘의 분석을 하기 위해선 마찰력이 필요하다고 했다.

나는 그 마찰력이 필요없음을 이야기 하기위해서 호버크래프트 이야기를 꺼냈지.
그럼 나는 왜 마찰력이 필요없다고 얘기하려는걸까?

그래, 처음 내가 글 썻듯이 배가 앞으로 가는 이유 = 돛을 맞고 나온 바람때문에 움직인다고 생각하기 때문이겠지.
이 부분에 대해서 너는 외부물체라고 했던거고? 여기까지 맞지?

바람의 힘을 명확하게 설명하려면 베르누이 정리를 이야기해야한다.
에너지보존법칙이 작용하는 상황에서 운동에너지, 압력에너지, 위치에너지의 총합은 변하지 않는다는 정리

선풍기가 바람을 돛 방향으로 쏠때 돛대사이의 공간의 압력이
배앞, 즉 돛대앞의 압력보다 높다.
이때 압력에너지가 떨어진만큼 운동E와 위치E가 상승하기때문에 배가 움직이고
또, 선풍기 팬때문에 생긴 배뒤에 저기압에 의해 주변의 공기유체가 흘러들어온 바람이 배에 힘을 가하는거다.

https://www.physicsforums.com/threads/mythbusters-blow-your-own-sail.498456/page-3
0
2016.06.27
순간 개소리라는 생각이 들었다가

실제로 저걸 이용해서 역추진하는

전투기가 있다는게 기억나서

이해가 되었다
0
2016.06.27
@
https://youtu.be/Q8hNd01ynYw

요고?
0
2016.06.28
@빨판왕오징어
이거랑 다른거였는데 원리는 같아 보이네
0
선풍기가또....
선풍기는 문과를 현혹하는 마의 물건인거냐??
0
2016.06.27
언제쩍꺼냐;
0
2016.06.27
본문이나 댓글이나 빡대가리인 나는 못 따라갈 얘기들 뿐이다
0
애시당초 투과성을 논할때 완벽한 물질이 없는데, 섬유를 얼기설기 엉켜만든 면직물은 당연히 한계가... 라고 인지하려면 실험이 필요하다는 사실을 깨닫게 되었다. 오
0
2016.06.27
이거 비슷한걸로 어떤 엔진 나오고 NASA에서도 실험해본다고 막 그러지 않았어?
다른 과학자들은 그럴리 없다고 막 그랬는데..
우주여행 시간도 단축할 수 있다거
0
2016.06.27
이거 미스버스터즈에서 이미 실험했는데
0
2016.06.27
@범비디
ㅇㅇ 중간 삽입된 동영상 = 미스버스터즈
0
2016.06.27
야 그거아냐 선풍기 틀고자면 죽는거?? 후덜덜 개무섭당
0
2016.06.28
당연히 움직이지..책상머리에서 계산이나 해대니깐 변수를 전혀 못보는겨
0
무분별한 사용은 차단될 수 있습니다.
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