13. 유레카를 외치며 아르키메데스가 발견한 힘, 부력의 원리는?
  • 유레카를 외치며 아르키메데스가 발견한 힘, 부력의 원리는?
  • 물에만 들어가면 자꾸 가라앉는 사람을 맥주병이라고 하지만, 사실 사람의 몸은 튜브가 없어도 물에 둥둥 떠있는게 맞죠.
    게다가 거대한 화물선, 유조선도 바다위에 떠다니구요. 이처럼 물체가 물에 뜨는 것은 부력이라는 힘에 의해 가능한 것인데요, 그렇다면 몇천톤의 배를 물 위에 띄우는 부력의 힘, 어떤 원리일까요?

  • 부력이란?


    부력은 아르키메데스의 원리라고도 불리는데요, 일반적으로 물체는 중력과 반대방향의 힘을 받습니다.
    간단히 말해 부력이란 물체에 미치는 압력의 합이라고 할 수 있습니다.

  • 1. 무거운 배가 물에 뜨는 이유는?
  • 물보다 가벼워야 물에 뜰 수 있다면, 쇳덩어리로 만들어진 무거운 배는 당연히 물에 뜰 수 없는 것일텐데 드넓은 바다에 배들이 수백, 수천척 돌아다닐 수 있는 이유는 뭘까요? 바로 배에는 위쪽으로 작용하는 부력이 배의 무게를 지탱하고 있기 때문입니다. 게다가 배의 모양은 물을 밀어내는 모양이기 때문에 위·아래 압력차이가 커져 부력 또한 커지게 되는 것이죠.
    예를 들자면, 쇳덩어리를 정육면체로 만들어 물에 넣으면 그대로 가라앉지만 같은 양의 쇳덩어리를 움푹 패인 배 모양으로 만들면 물에 뜨게 된다는 신기한 사실~

  • 2. 물장구를 치지 않아도 사람이 물에 뜨는 이유는?
  • 수영을 못하는 사람을보고 물에 꼬르륵 가라앉는 맥주병에 비유하곤 하는데요, 아무리 맥주병이더라도 사실 사람은 가만히 있으면 물에 뜰 수 있답니다.
    이렇게 사람이 물에 뜨는 원리도 부력 때문인데요, 물이 사람을 위로 밀어내는 힘에 의해서 우리가 물로 떠오를 수 있는 것이죠.
    하지만 위에서도 말했듯이 사람의 근육, 지방, 골격의 구성비, 폐의 용적에 따라, 그리고 물체의 종류에 따라서 부력은 다르게 작용합니다.

  • 3. 사과가 물에 동동 뜨는 이유는?
  • 복숭아나 사과같은 과일을 씻으려고 물에 담궈두면 과일들이 물에 동동 떠있는것을 볼 수 있습니다. 이 역시 부력때문인데요, 복숭아와 사과의 경우 껍질 안으로 물이 침투할 수 없고 젖지 않기 때문에 물에 가라앉지도 않습니다.
    고무공 역시 표면에 물이 붙지 않고 젖지 않는 것은 마찬가지구요. 하지만 토마토는 과일 안에 물이 들어있어 물보다 밀도가 높기 때문에 물에 넣으면 가라앉는걸 볼 수 있습니다! 같은 과일이라도 어떤건 뜨고 어떤건 가라앉고. 참 신기하죠?

  • 위에서 알아본것처럼 부력은 물이 물체 안으로 들어갈 수 없어야 합니다. 또 물체에 물이 스며들어 물건의 무게가 물의 무게보다 무거우면 물에 뜰 수 없구요, 물건의 무게가 물보다 더 가벼우면 부력을 받아 물에 뜨게 되는 것이죠. 잔잔하고 평화로운 듯한 수면과는 달리, 물 속에서는 서로 밀당을 주고받으며 부력이 작용하고 있다는 사실! 이게 바로 자연의 신비로운 힘이라고 할 수 있지 않을까요?
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