물에서 부력이 생기는 이유는 무엇인가요?

Question

물에서 부력이라는 현상이 일어나는데요

그덕에 배도 떠다니고 수영도 할 수 있는 걸로 알고 있습니다.

부력의 원리는 무엇이거 왜 이런 현상이 일어나는건가요?

Answer 1

안녕하세요. 장준원 과학전문가입니다.

쉽게 말씀드리자면 중력과 반대의 힘이 부력으로 자신의 몸을 기준으로 몸 위로 물의 양이 적으면 수압이 적기 때문에 물 위로 밀어내는 힘이 커지면서 물에 뜨게 됩니다. 반대로 몸 위에 물의 양이 많게 되면 수압이 강하게 작용하여 물 밖으로 밀어내는 힘보다 강하게 되면서 가라앉게 되는 것입니다.

Answer 2

안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.

물분자는 산소원자 1개와 수소원자 2개로 이루어져 있습니다.

이렇게 형성된 물분자는 주변의 물분자와 수소결합을 해서 우리가 보는 물의 형태가 됩니다.

이 수소결합으로 인해 표면장력이 생기게 되고 이로 인해 부력이 생기는 것으로 알고 있습니다.

Answer 3

안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.

부력이란, 액체나 기체가 물체를 들어올리는 힘을 말해요.

부력은, 중력과 반대 방향으로 작용하는데요, 중력은 항상 지구 중심 방향으로 작용하니까, 부력은 항상 중력의 반대 방향인 위쪽으로 작용하겠죠?

물에 뜬 배에 물이 위쪽으로 부력을 작용해 배가 뜬다, 열기구에는 공기가 위쪽으로 부력을 작용한다 등을 예로 들 수 있어요.

부력은 잠긴 물체의 부피가 클수록 부력이 크게 작용하는데요, 부력의 크기와 물체의 질량은 관계가 없는 거죠.

위의 그림에서는 B가 A보다 잠긴 부피가 크잖아요, 그러니까 B에 작용하는 부력이 더 크다고 볼 수 있어요.

그런데, 액체나 기체에 떠 있지 않고 가라앉아 있는 물체에도 부력이 작용할까요?

네, 액체나 기체에 떠 있지 않고 가라앉아 있는 물체에도 부력은 작용해요. 물속에서 무거운 바위도 작은 힘으로 들어올릴 수 있는 것은 바로 이 부력이 작용하기 때문이죠.

Answer 4

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

물에서 부력이 생기는 이유는 아르키메데스의 원리에 기인합니다. 아르키메데스의 원리는 "물체가 담긴 액체나 기체의 중력을 받는 부분에 가해지는 부력은, 그 액체나 기체에 밀려진 체적과 같은 크기와 반대 방향으로 작용한다"는 원리입니다.

물은 액체이며, 액체는 분자들이 서로 밀착하여 밀도를 가지고 있습니다. 물체가 물 속에 있을 때, 물 분자들이 그 주변을 밀어내는 압력을 가하게 되는데, 이로 인해 물체에 부력이 작용하게 됩니다.

부력은 물체의 체적에 비례하며, 물의 밀도에도 영향을 받습니다. 물체가 물 위에 떠 있을 때, 부력은 물체의 무게와 같은 크기이고 반대 방향입니다. 따라서, 물 위에서 물체를 더 크게 만들거나 물의 밀도를 증가시키면 부력이 강해집니다.

Answer 5

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

부력의 원리는 아르키메데스의 원리입니다. 아르키메데스의 원리에 따르면, 유체에 잠긴 물체는 그 물체가 밀어낸 유체의 무게만큼의 힘을 위로 받는다고 합니다. 물체가 물에 잠기면, 물체의 아래쪽은 물의 압력이 높아지고, 물체의 위쪽은 물의 압력이 낮아집니다. 이로 인해 물체의 아래쪽으로 작용하는 힘과 위쪽으로 작용하는 힘이 생기는데, 이 힘의 차이가 부력입니다.