안녕하세요. 박정철 과학전문가입니다.
배가 물 위에 뜨는 이유는 부력의 원리 때문입니다. 이는 아르키메데스의 원리라고도 알려져 있습니다.
아르키메데스의 원리에 따르면, 물체가 액체에 잠겨 있을 때 그 물체는 그것이 밀어낸 액체의 무게만큼의 힘, 즉 '부력'을 받게 됩니다. 배가 물 위에 뜨는 이유도 바로 이 부력 때문입니다.
배를 만드는 재료인 철은 자체적으로 수보다 무거우므로 바닥으로 가라앉아야 하지만, 배의 내부는 대부분 공기로 차있어 전체적인 밀도를 낮추고 있습니다. 따라서 배 전체의 평균 밀도가 수보다 작아집니다.
이렇게 되면, 배가 밀어내는(즉, 잠기게 하는) 수의 양이 배 자신의 질량보다 많아지므로 아르키메데스 원리에 따라 부력이 작용하여 배를 떠올립니다. 결국 이 부력과 중력 사이에서 균형을 이루며 배는 물 위에 안정적으로 떠있게 됩니다.