물레방아는 어떤 과학적 원리가 있는지 궁금해요.

Question

예전에 물레방아를 보면 계속 돌아가고 물이 순환되는게 신기했는데요. 수력발전도 이런 원리인건지요. 물레방아에 숨겨진 과학적 원리가 따로 있는건지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 정준민 과학전문가입니다.

물레방아(Whirlpool)는 주로 유체 역학과 중력을 기반으로 하는 현상입니다.

1. 우선 중력에 의한 영향으로 물이 중력에 의해 지구 중심으로 향하려고 합니다.

2. 물의 경우 유체로서 움직일 수 있고, 회전할 수 있습니다. 물은 저절로 중심을 찾아 지구 중심 방향으로 흐릅니다. 이 움직임은 중심부에서 아래로 향하는 방향으로 수직적인 흐름을 생성합니다.

3. 유체가 회전하면, 회전 중심에서 밖으로 밀려나는 센트리퓨강력이 작용합니다. 이 힘은 유체를 중심에서 밖으로 향하도록 만듭니다.

물레방아는 위와 같은 원리로 인해 발생합니다. 물이 빠르게 회전하면 중심에서 밖으로 밀려나는 센트리퓨강력과 중력이 상쇄되면서 물이 중심을 중심으로 회전하게 됩니다. 이로써 물의 표면은 외부에서 중심으로 향하는 센트리퓨강력으로 인해 중심부로 향하고, 물이 중심부에서 아래로 향하는 방향으로 수직적인 흐름을 생성합니다. 이런 움직임으로 물의 회전 현상이 발생하며, 물레방아가 형성됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 김민규 과학전문가입니다.

물의 낙하되는 위치에너지를 이용하여 물레 방아에 층층이 형상을 만들어 물레 방아가 돌아가게되고 이 돌아가게 되는 운동에너지의 동력을 이용하여 물체를 회전 또는 이동하게 만드는 것 입니다.

Answer 3

안녕하세요. 홍기윤 과학전문가입니다.

물레방아는 큰 바퀴를 물의 힘으로 돌려 곡식을 찧는 방아로, 큰 나무바퀴를 가로지르는 굴대에 넓적한 나무가 달려 있고, 이것이 공이를 끼운 방아채를 누르도록 설치되어 있다.

위에서 물이 떨어지는 힘으로 나무바퀴가 돌아가면 눌림대가 방아채의 끝을 눌러 방아채가 올라갔다 내려오는데, 이때 방아채 끝에 달린 공이가 땅에 묻혀 있는 속이 우묵한 통인 방아확 속에 있는 곡식을 찧는다.

출처:위키백과

Answer 4

안녕하세요. 이성현 과학전문가입니다.

물레방아는 물의 중력을 이용하여 회전을 발생시키는 원리입니다.

물이 중력에 의해 아래로 떨어지는 힘으로 물레를 회전시키는 것 입니다.

Answer 5

안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.

물레방아 원리를 알기 위해서는

운동에너지와 위치에너지라는 정의를 알아야하는데요!

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운동에너지란?

움직이는 물체가 정지 상태에 비해서 얼마나

많은 에너지를 갖고 있는지를 나타내는 물리량을 나타냅니다!

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위치에너지란?

기준면에 대하여 높이를 가진 모든 물체가 갖고 있는 에너지로

중력에 의해 생기는 에너지입니다!!

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위에 개념을 숙지하였다면,

물레방아 원리!

차근차근 알아볼까요오!!

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[ * 구조론연구소 ]

1. 물과 물레 방아가 결합하여 수력(위치에너지)을 받아들입니다

2. 수력(위치에너지)으로 인하여 물레 방아가 돌아갑니다.

3. 물레가 돌아감으로써 방아에 힘(운동에너지)이 전해집니다

4. 방아의 힘(운동에너지)이 공이에게 전해집니다

5. 공이가 힘(운동에너지)을 이용하여 곡식을 빻습니다!

Answer 6

안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.

물레방아는 흐르는 물의 힘을 이용해 물레처럼 생긴 바퀴를 돌려서 곡물을 찧도록 설계됐어요. 물레방아는 디딜방아보다 곡식을 찧는 능력이 무려 17배 정도 뛰어나다고 해요. 이처럼 물레방아는 사람의 노력을 크게 줄여 주는 생활도구였어요.
물레방아의 작동 원리를 보면, 바퀴를 가로지르는 방아 굴대 양쪽에 눌림대를 설치해, 바퀴가 돌아감에 따라 방아채의 한쪽 끝이 눌리면서 공이가 들어 올려지게 돼 있어요. 바퀴가 한 번 돌 때마다 공이가 한 번씩 찧게 되는데, 물레방아는 바퀴의 크기와 물이 떨어지는 거리에 따라 회전 속도에 차이가 있지만, 대체로 1분에 10~25회 정도 회전해요. 이 회전 운동에서 8~10마력의 힘이 생겨, 한 가마니의 벼를 찧는 데 25~40분이 걸린답니다.

물레방아의 원리를 이용하여 수력 발전 및 소수력 발전을 만들 수가 있습니다.

도움이 되셨다면 추천, 좋아요 부탁드립니다.

Answer 7

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

물레방아의 원리는 물의 운동에너지를 기계적 에너지로 변환하는 것입니다. 흐르는 물은 운동에너지를 가지고 있습니다. 이 운동에너지는 물레에 가해져서, 물레를 돌리게 됩니다. 물레가 돌면, 물레에 연결된 방아나 기계가 돌아가게 됩니다. 수력발전의 원리도 물레방아와 같습니다. 흐르는 물은 운동에너지를 가지고 있습니다. 이 운동에너지는 터빈에 가해져서, 터빈을 돌리게 됩니다. 터빈이 돌면, 터빈에 연결된 발전기가 돌아가서 전기를 생산하게 됩니다.