갈릴레오의 펌프 문제






갈릴레이의 우물

1640년 토스카나에 살고 있는 한 대공은 사람들을 시켜서 궁전 뜰에 우물을 파게 했습니다. 약 12m 정도를 파 들어가자 지하수가 보이기 시작했습니다. 사람들은 여기에 파이프를 박은 다음 펌프에 연결시켰습니다. 그런데 물이 한방울도 나오지 않는 것이었습니다. 사람들은 펌프를 조사해 보았지만 아무런 이상이 없었습니다. 대공은 이 문제를 갈릴레이에게 부탁했습니다, 갈릴레이는 곰곰이 생각한 끝에 다음과 같은 사실을 알아냈습니다. ‘지하수가 10m의 높이까지는 올라올 수 있지만 그 이상은 올라올 수 없다.’ 그러나 갈릴레이는 이 사실의 근본적인 원인을 밝혀 내지는 못했습니다.

10m 보다 깊은 곳의 우물물을 펌프로 퍼내지 못하는 이유는 무엇일까요?
이 우물물을 퍼내려면 어떻게 해야 할까요?

빨대 속의 음료수는 빨려 올라오는 것일까요? 밀려 올라가는 것일까요?

“빨대”라는 말은 “빨아올리는 대롱”이란 뜻입니다.
즉, 내가 빨아들이는 흡입력이 세면 셀수록 얼마든지 높은 곳에서도 빨아 올릴 수 있다는 느낌을 받게 됩니다. 하지만 그 느낌은 사실과 다릅니다.

사실, 음료수를 밀어올리는 근본적인 힘은 대기압입니다.
빨대속의 음료수는 빨려 올라가는 것이라기보다는 대기압에 의해 밀려 올라가는 것입니다.
다만, 나는 대기압이 음료수를 잘 밀어 올릴 수 있도록 빨대 내부의 압력을 감소시켜 놓았을 뿐입니다.