물 속에 손가락을 넣으면 저울의 눈금은?

물 속에 손가락을 넣으면 저울에 걸리는 무게는 어떻게 될까?

 

 

위의 그림과 같이 컵 속에 물을 넣어서 무게를 잰 다음 물 속에 손가락을 넣으면 저울에 걸리는 무게는 어떻게 될까? 

 

  손으로 저울을 누르고 있지 않기 때문에 저울에 걸리는 무게에 변화가 없을 듯하기도 하다. 그러나 저울의 눈금은 확실하게 증가한다. 이것을 아래의 그림을 통하여 이해해 보도록 하자.

 

 

   그림의 ①과 같이 사람이 손을 놓고 물통 바닥에 서면 몸무게가 저울 눈금에 더 가산되어 나타날 것이다. 헤엄을 치고 있다면 어떨까? 역시 몸무게가 더 나가게 될 것이다. 그럼 그림의 ③과 같이 밧줄에 매달리는 경우 몸무게는 전부 밧줄에 걸려 버리는 걸까? 탕 안에 있으면 몸무게가 가볍게 느끼는 것처럼 밧줄에 걸리는 무게는 줄어든다. 그 사람의 몸무게보다 훨씬 가벼워진다. 그럼 몸무게에서 밧줄에 걸린 힘을 뺀 차이는 어디서 받고 있는가? 물이다. 물이 부력으로 이 사람을 위로 들어 올려 주고 있다. 물이 사람에게 힘을 작용하면, 작용과 반작용의 법칙에 의해 사람 역시 물에 힘을 작용하게 된다. 이것이 저울의 눈금을 높이는 이유이다.

 

    물 위에 떠있는 나무에 작용하는 부력은 물이 나무에게 작용하는 힘이고, 그 반작용은 나무가 물에 작용하는 힘이다. 작용과 반작용은 그 작용점이 서로의 물체에 존재하게 된다. 그리고 부력은 '아르키메데스의 원리'로 물 속에 담근 손가락의 체적에 해당하는 물의 무게와 같다.