부력-아르키메데스

우리는 일상 생활에서 부력이란 말을 아주 많이 접하고 있습니다.

 

부력의 크기가 유체에 잠긴 물체의 부피에 해당하는   유체의 무게와 같다

 

이 말에 대해 좀 살펴보겠습니다.

대야에 담긴 물이 있습니다.

미세하게는 물분자들이 이동하기도 하겠지만

물 전체를 본다면 정지해 있다고 볼 수 있습니다.

 

                  

 

공처럼 생긴 물덩어리를 상상해 봅시다.

물 속에 정지해 있습니다.

그럼 물덩어리만 있다고 생각해 보겠습니다.

  

         

가만히 공중에 떠 있지 않고 바닥으로 떨어지겠죠?

중력때문입니다.

 

물덩어리는 바깥의 물이 있거나 없거나 모두 지구로부터

중력 즉 무게만큼의 힘을 받습니다.

그럼 원래 물담긴 그릇으로 가보겠습니다.

물덩어리가 떨어지지 않고 그자리에 가만히 있는 이유를 생각해 봅시다.

 

두번째 그림과 다른 점은 주변에 물이 있고 없고의 차이입니다.

그럼 첫번째 그림에서 물덩어리가 가만히 정지한 이유는

주변의 물이 물덩어리를 받쳐주기 때문입니다. 이 힘이 바로 부력입니다.

 

초등 학생은 여기까지만 알면 훌륭합니다.

나머지는 중학교에 다니면서 더 생각해 봅시다.

 

그럼 크기를 알아볼까요?

지구가 당기는 힘 즉, 무게와 부력이 크기가 같고

부력의 방향은 중력의 방향과 반대방향이니

서로의 힘이 비겨서 물덩어리가 계속 정지하고 있겠죠?

그럼 부력의 크기는 물덩어리의 무게와 같습니다.

 

자, 그럼 물덩어리 자리에 다른 물체를 넣는다고 생각해 봅시다.

부력은 주변 물이 밀어올리는 힘이기 때문에 물체와는 상관없고

주변의 물이 빈 곳에 있을 때의 무게로

주변 물의 종류가 같다면 항상 같습니다.

 

이때 빈곳에 들어간 물체는 아래로 중력을 받고

위로는 주변 물에 의해 부력을 받을 겁니다.

중력은 빈곳에 들어가는 물체의 무게이기 때문에

물이 아닌 다른 물체가 빈 곳에 들어가게 되면

아래 쪽으로 빈 곳의 부피에 들어간 물체의 무게(중력)와

위 쪽으로 향하는 빈 곳의 부피에 들어 있었을 물의 무게(부력) 중

큰 값의 방향으로 움직입니다.

같은 부피에 물체의 무게가 물의 무게보다 크면

(물보다 큰 밀도의 물체가 빈 곳에 들어가면)

아래로 힘을 받아 가라앉게 되는 겁니다. 

 

기원전 3세기쯤에 아르키메데스가 발견한 부력의 크기에 대해 알아보았습니다.