저울위에 새가 앉아 있는 새장을 올려 놓고 질량을 측정하였다.

잠시후 새장안에 앉아 있던 새가 날아 올라 새장 중간에 떠 있다면

저울의 눈금은 어떻게 될까?

단 새장은 완전 밀폐된 유리로 만든 새장이라고 가정하자?

그리고 새는 질식해서 죽지 않는다고 가정하자.

새가 앉아 있을때에 비해 저울의 눈금은 작아지겠는가? 아니면 커지겠는가?

만약 새가 죽어서 한달이 지나 부패해 뼈만 남는다면 저울의 눈금은 어떻게 되겠는가?

 


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 <정답>
 두 경우 다 질량은 변하지 않는다.
새가 날아 오르든 앉아 있든 밀폐된 새장안의 원자의 갯수는 변함이 없기 때문이다.
또 새가 죽어서 부패한다 해도 밀폐된 새장안의 원자의 갯수는 변함이 없기 때문이다.

물리적으로 말하면 새가 날아오르기 위해서는 자신의 몸무게에 해당하는 만큼의 공기를 아래로 밀어 내야 하며(작용 반작용 법칙)
그 공기들은 새장의 바닥을 다시 누르게 되기 때문에 닫힌계에서는 질량은 변하지 않는다.

 

단 새가 새장안에서 등가속운동을 하면 측정되는 질량값은 순간적으로 변하게 된다. 이때는 뉴튼의 작용 반작용 법칙을 따르게 된다. 하지만 증가하거나 감소한 측정값의 평균을 내 보면 결국 질량은 변하지 않았음을 알 수 있다.

 

<추가문제>

만약 새장 뚜껑을 열어 놓은 상태에서 새가 살짝 떠 올라서 제자리에서 날고 있으면 측정값은 어떻게 될까?

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정답은 변화가 없거나 작아질 것 같지만 실제 해보면 놀랍게도 측정값이 증가한다. 이유는 아래 링크 참고

https://sciencelove.com/2125

Posted by 민서아빠(과학사랑)

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