배가 물 속에서 뜰 수 있는 원리가 궁금해요

Question

안녕하세요. 많은 사람들을 태울 수 있는 여객선이나 무거운 컨테이너를 옮기는 컨선 등 선박들이 가라앉지 않고 물속에 뜰 수 있는 과학적인 원리는 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 이중건 과학전문가입니다.

부력때문에 뜰 수 있습니다.

물보다 가벼워야 물에 뜰 수 있다면, 쇳덩어리로 만들어진 무거운 배는 당연히 물에 뜰 수 없습니다. 하지만 드넓은 바다엔 배들이 수백, 수천척 돌아다니고 있고 바로 배에는 위쪽으로 작용하는 부력이 배의 무게를 지탱하고 있기 때문입니다.

게다가 배의 모양은 물을 밀어내는 모양으로 위·아래 압력차이가 벌어져 부력 또한 커집니다. 실례로 정육면체 쇳덩어리를 물에 넣으면 그대로 가라앉지만 같은 양의 쇳덩어리를 움푹 팬 배 모양으로 만들면 물에 뜨게 된답니다.

Answer 2

안녕하세요. 진정현 과학전문가입니다.

물로 만들어진 공을 물속에 넣었을때

공은 물속에서 위아래로 받는 힘이 균형을 이룬 상태로 공은 자리를 지킵니다.

배가 물에 뜨는 원리도 동일합니다.

배는 물보다 밀도가 작은 물질을 이용했습니다. 조선기술이 점차 발달하면서 배의 밀도는 점점 감소했습니다.

배의 크기가 클수록 배의 총 밀도는 감소한다는 것을 알 수 있었습니다.

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그러면 배의 총 무게에 비해 부력에 여유가 생기기 때문에 더욱 많은 것을 배에 싣는 것이 가능해요.

Answer 3

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

아마 '유레카'라는 말을 들어보셨을 겁니다.

아르키메데스가 시라쿠사의 국왕 히에론 2세의 명령으로 왕관의 순금 여부를 밝혀냈던 유명한 일화죠.

바로 이 일화에서 나온 것이 '아르키메데스의 원리'라는 부력입니다.

부력은 간단히 어떤 물체를 물에 넣으면 그 물체와 같은 부피만큼 가벼워진다는 원리입니다. 즉 부피가 크고 무게가 가벼운 물체를 물에 띄우면 그 부피만큼 중력의 반대방향으로 힘이 가해지고 가벼워지는데요, 배 역시 그 크기에 비해서는 가볍게 만들어져서 부피가 무게보다 크고 그 부피만큼 부력을 받아 물에 뜨게 되는 것입니다.

Answer 4

안녕하세요. 신광현 과학전문가입니다.

배가 물에 뜰 수 있는 이유는 부력과 밀도 때문입니다. 부력은 지구 중심 방향으로 작용하는 중력과 정반대로 작용하는 힘입니다. 이 힘이 강하면 물에 뜨는데 부력이 강하려면 물의 밀도보다 낮으면 됩니다. 물의 밀도보다 배의 밀도가 작으면 배가 물에 뜨게 됩니다. 밀도=질량/부피입니다. 즉 배의 질량을 바꿀 수 없으므로 부피를 늘리는 방식으로 밀도는 낮게 만듭니다. 그래서 배의 하부에는 공기층을 담당하는 부분을 만들어서 배의 부피을 늘립니다. 그래서 배가 물에 뜨게 됩니다

Answer 5

배나 선박은 기본적으로 화물을 실었을 때 물에 가라앉는 무게를 예상하여 이를 견디도록 부력이 필요합니다.

따라서 어느 정도 부력을 갖게 하기 위해 선박이나 배 내부에 물을 넣습니다.

내부에도 물이 있기 때문에 부력에 의해 물에 뜨게 됩니다.

Answer 6

안녕하세요. 과학전문가입니다.

물에 물체가 들어가게 되면 중력과 반대로 물속에 잠긴만큼 부력이 발생합니다.

지금의 많은 배들은 물 속에서 부력으로 인하여 떠있을 수 있습니다.

Answer 7

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

배안에는 빈공간의 공기가 차있는 공간이 있는데, 이 공기의 비중 즉, 단위부피당 무게가 물보다 현저히 작아 물위로떠오르는 부력을 만들어냅니다.

감사합니다.

Answer 8

안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.

물에는 중력에 반대로 작용하는 부력이라는 힘이 존재하며 면적이 넓고 밀도가 낮을 경우 부력을 크게 받을 수 있습니다.

배의 경우도 물에 닿는 바닥부분의 면적은 넓고 안이 비어 있어 밀도가 낮아 물에 뜰 수 있는 것입니다.

Answer 9

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

배의 윗부분은 화물을 싣지만, 배의 아랫 부분은 대부분 빈공간이며 공기로 차 있습니다. 그래서 쇠로 만든 배에 화물을 싣더라도 빈 공간에 공기가 차 있기 때문에 물보다 밀도가 낮아 부력에 의해 뜰 수 있는 것입니다.