3분 만에 이해하는 “베르누이의 원리”
베르누이의 원리란?
- 정의: 유체(공기, 물 등)가 빨리 흐를수록 압력이 떨어진다는 법칙!
→ “속도↑ → 압력↓”의 반비례 관계. - 핵심 공식:
- 압력에너지 + 운동에너지 + 위치에너지 = 일정
- (예: 호스로 물 뿌릴 때 노즐을 조이면 물속도↑ → 압력↓ → 주변 공기가 빨려들어와 분사력 강화!)
핵심 특징 3줄 요약
🔍 에너지 보존: 유체의 총 에너지는 변하지 않음!
→ 속도·압력·높이가 서로 트레이드오프합니다.
🔍 속도 vs 압력: 빨리 흐르는 유체 주변은 저압 구역 생성 (예: 샤워 커튼이 몸쪽으로 붙는 현상).
🔍 이상적 조건: 마찰·점성 없는 유체, 비압축성(물·공기 등)에서 정확히 적용.
실제 적용 사례 ➊➋➌
➊ 비행기 날개 🛫
- 원리:
- 날개 윗면이 길어져 공기 흐름 속도↑ → 압력↓
- 아랫면은 공기 속도↓ → 압력↑
→ 양력 발생으로 비행기가 뜹니다!
➋ 자동차 카브레이터 🚗
- 원리:
- 공기가 좁은 관을 지나며 속도↑ → 압력↓
→ 연료가 빨려 올라와 공기와 혼합되어 엔진 효율↑
- 공기가 좁은 관을 지나며 속도↑ → 압력↓
➌ 벤츄리 미터 📏
- 원리:
- 관의 중간을 좁게 만들어 유체 속도↑ → 압력 차이 발생
→ 유량 측정 가능 (예: 수도관 유속 측정기)
- 관의 중간을 좁게 만들어 유체 속도↑ → 압력 차이 발생
헷갈리는 개념 vs 베르누이
| 개념 | 차이점 |
|---|---|
| 토리첼리의 법칙 | “용기 밑구멍에서 유체가 빠져나오는 속도”만 설명 (높이→속도 관계) |
| 뉴턴 역학 | “힘과 가속도” 중심, 베르누이는 “에너지 보존” 중심 |
왜 중요한가요?
- 기술 발전: 비행기·레이싱카·환기 시스템 설계에 필수!
- 일상 속 과학:
- 분무기: 압력 차로 액체가 미세하게 분사됨
- 야구 커브볼: 빠르게 회전하는 공 주변 압력 차로 궤적 변화
궁금증 Q&A
Q. 공기가 아닌 물에도 적용되나요?
→ Yes! 모든 유체에 적용 (단, 비압축성일 때 정확함).
Q. “속도↑ → 압력↓”이 항상 성립하나요?
→ No! 마찰·유체 점성 등 실제 조건에선 약간 다를 수 있습니다.
✍️ 핵심 정리
- 베르누이의 원리 = 속도와 압력의 반비례 관계
- 비행기·자동차·환기 시스템 등 현대 기술의 핵심 뼈대!
- “과학은 눈에 안 보이는 곳에서도 우리를 날게 합니다!”