소스 봉지에 추를 달아, 병을 누르기 전에는 올라가고 누른 뒤에는 내려가게 하려 해요. 세 추 중 어느 것을 고를까요? Exploratorium은 봉지 속 공기가 압축되면 밀어내는 물이 줄어 부력이 작아지는 활동을 설명해요.
물의 밀도는 1g/mL, 밀봉 봉지의 질량은 8.8g입니다. 봉지 부피는 누르기 전 10mL, 누른 뒤 9mL로 주어져요. 이는 측정값이 아닌 가상 자료예요. 추의 부피는 모두 0.1mL로 변하지 않으며 질량만 A 0.3g, B 0.5g, C 1.3g입니다.
봉지와 추를 붙여 완전히 물속에 넣어요. 각 상태에서 벽·바닥·수면에 닿지 않게 정지시켰다가 놓는 순간만 비교해요. 중력과 부력만 고려하고 마찰·표면장력은 제외해요. 힘이 0인 중립 상태는 올라감·내려감에 넣지 않아요.
추 질량을 c(g), 밀어낸 물의 질량에서 봉지와 추의 질량을 뺀 값을 D(g)라 해 볼까요? 부력과 무게에 공통인 양의 중력가속도를 약분하므로 D가 양수면 위로, 음수면 아래로 가속된다. 추도 물을 밀어내므로 물의 질량은 10.1g과 9.1g입니다.
공통수학1의 일차부등식 기초로 두 방향을 함께 요구하면
| 추 | 누르기 전 D | 누른 뒤 D |
|---|---|---|
| A | 1.0 | 0 |
| B | 0.8 | −0.2 |
| C | 0 | −1.0 |
따라서 B를 골라요. A는 누른 뒤 중립이고 C는 누르기 전 중립이라 탈락해요. A의 추 부피를 빼먹으면 9−9.1=−0.1로 잘못 계산해 내려간다고 고르게 돼요. 추의 무게를 더할 때 밀어내는 물도 함께 더했는지 표시해 볼까요? 실제 봉지의 움직임·속도를 검증한 결과는 아니에요.
착안: Exploratorium, Condiment Diver. 공기 압축과 밀어낸 물·부력의 관계만 참고했어요. 봉지 자료·세 추·두 방향 선택은 자체 모형이며 원문 문장·사진·영상은 옮기지 않았어요.