부력

해수 1 m³의 무게는 약 1000 kg이다. 플라스틱 주머니에 1 m³의 해수를 부어 넣은 후 주머니 안에 공기가 전혀 없도록 주둥이를 여며서 묶은 후 줄에 매달아 바닷물 속에 넣었다고 가정하자. 물주머니가 완전히 잠겼을 때, 주머니가 물속에 떠 있게 하기 위해서는 줄에 얼마의 힘을 가해야 하는가?

 

(a) 0 kg

(b) 500 kg

(c) 1000 kg

(d) 2000 kg

(e) 주머니가 떠오르려는 경향이 있으므로 그것을 누르고 있어야 한다.

 

 

 

 

 

 

정답 : a

 

 

만약 물주머니가 물속에 완전히 잠겼다면 주머니는 올라가거나 내려가지 않는 놓여진 대로 정지되어 있는 물이다. 물주머니의 크기나 모양은 상관이 없다.

 

 

 

주머니 속에 있는 물의 무게는 주위의 물이 가하는 부력과 똑 같으며 그 부력에 의해 지탱된다.이것은 해수의 m³ 당 부력은 1000 kg 이어야 하고 그 m³는 입방체의 모양이어야 할 필요는 없다는 것을 뜻한다. 어떠한 형태이든 1 m³의 부피를 가진 물체는 해수 1 m³ 의 무게인 1000 kg의 힘으로 떠 오른다.

 

 

 

 

좀더 생각해보면 부피는 1 m³ 이나 무게 2000 kg 인 , 다시 말해 해수보다 밀도가 2배인 어떤 물체가 있다고 가정해 보자. 부피 1 m³ 에 대한 부력은 1000 kg 이다. 그러므로 물이 1000 kg을 들어 올리고 나머지 1000 kg은 들어 올려야 한다. 모든 2000 kg 짜리 물체가 물속에 잠기면 외형상 무게가 1000 kg일까? 아니다. 단지 그 부피가 1 m³ 일 때만 물속에서의 2000 kg짜리 물체의 무게가 1000 kg이다. 예를 들어 2000 kg짜리 물체의 부피가 2 m³ 라면 외형상의 무게 "0"이다. 물에 잠긴 물체의 외형상 무게를 측정하려면 물속에서 물체가 차지하고 있는 부피 만큼의 물의 무게를 빼준다. 3 m³ 의 체적을 가진 2000 kg 의 물체를 생각해 보자 무게는 2000에서 1000 의 3배를 빼면 음수인 -1000이다.