트레비 분수의 물은 어디서 오는 걸까요 - 사이펀의 원리

로마를 가면 트레비 분수에는 꼭 가게 됩니다.

동전을 던지는 많은 사람들의 소원을 품고 있는

트레비 분수의 물은 어디서 오는 걸까요.

 

 

지금부터 2000년도 더 전의 로마에서는

펌프와 같이 물을 끌어 올리는 기술이 없었습니다.

그럼 어떻게 분수를 만들었을까요?

 

로마는 기원전부터 도시의 물을

로마에서 5-10킬로미터 떨어진 곳에 있는 강에서

끌어와서 식수원으로 사용했다고 합니다.

우리가 로마에 들어가면 수로의 흔적을 볼 수 있습니다.

 

트레비 분수에 공급하는 물은

아그리파 황제가 자신의 이름을 붙인

아그리파 목욕탕에 물을 넣기 위해 만든 수로로

로마로부터 13km 떨어진 샘물을 우회해서

끌어왔다고 합니다.

이 아쿠아 베르지네 수로는 로마로 들어오는 수로중

7번째 만들어진 수로입니다.

 

수원지는 대개 로마보다 높은 곳에 있어서

경사가 있는 관을 통해서 물을 끌어옵니다.

1km 거리를 높이 1m 정도의 경사로 이루어져 있습니다.

하지만

중간에 깊은 계곡도 있고

얕은 계곡도 있는데 경사만으로

물을 옮기기는 쉬운 일이 아닙니다.

 

 

굵은 선이 물길이라고 그려보았습니다.

2번과 같이 얕은 계곡은 수로를 통해

물이 지나가게 하고

1번 계곡처럼 너무 깊은 계곡은

수로를 낮게 만들수 밖에 없습니다.

그럼 1번의 오른쪽을 보면

물이 높은 곳으로 거슬러 올라가는 것이 보입니다.

물이 아래로 흐르지 위로 올라가는 것이

이상할 수도 있습니다.

이것이 사이펀의 원리입니다.

 

베르누이 방정식의 일부분이기도 한

사이펀의 원리를 간단하게 살펴보겠습니다.

   

경사진 곳에서 왼쪽그림에 있는 공을 놓으면

마찰이 작다면 오른쪽 위치까지

올라갈거라는 것을 쉽게 예측할 수 있습니다.

이것을 물에 대해 적용한것이

사이펀의 원리라고

생각하시면 됩니다.

베르누이 정리는 여기에다

관의 굵기 차이에 대한 효과까지

포함시킨 법칙입니다.

 

마찰때문에 물의 에너지가 줄지만 않는다면

3번의 분수는 1번 왼쪽의 언덕 높이까지

솟아 오를수도 있습니다.

실제로 마찰이 크기때문에

그렇게 높게 올라가지는 않습니다.

하지만 펌프가 없었던 시절에

분수를 만들 수 있었던 과학이 숨어있었던 겁니다.

 

사이펀의 원리를 사용한 또 다른 것은

계영배라는 잔이 있습니다.

 

인터넷에 실험동영상과 계영배 단면사진들이 많아서

저는 그림으로 그려보았습니다.

사이펀의 원리로

처음 술을 채울 때는 2번까지 채워도

술이 잔 아래에 나 있는 구멍이로 빠지지 않습니다.

2번 높이를 넘어서 술을 부으면

술이 바닥의 구멍으로 빠지는 것까지는 당연하죠.

그다음 잔에 담긴 술의 제일 높은 위치가

1번에 닿을 때까지 계속 술이 흘러나갑니다.


잔에 담긴 술의 높이와

잔 바닥의 구멍을 보시면

구멍이 더 낮은 위치이기 때문에

술이 계속 흘러나가게 됩니다.

결국 술이 바닥까지 내려가 버립니다.

술을 과하게 마시지 않도록

경계하는 마음으로 술을 마시도록 만든 잔입니다.

 

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