중력과 물속에 부력의 관계가 어떻게 되나요??
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안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
물속의 물체는 서로 반대 방향으로 작용하는 두 가지 힘을 받는다. 지구중심 방향으로 잡아당기는 중력과 물 표면으로 밀어 올리는 부력이 바로 그것이다. 부력이란 물 분자들 사이에 헤집고 들어오는 물체를 밀쳐내는 저항력과 같다. 중력이 부력보다 크면 물체는 가라앉고, 반대로 부력이 중력보다 크면 물체는 떠오른다. 만약 부력과 중력의 크기가 같아지면 물체는 위아래 방향으로 움직이지 않는다.
한 물체에 미치는 중력의 크기는 일정하지만, 부력의 크기는 물체가 물에 잠긴 정도에 따라 변한다. 다시 말해서 물이 잠긴 부분이 늘어날수록 부력이 점점 커지는 것이다. 나무토막을 물 위에 놓았을 때를 생각해 보자. 나무토막이 물 표면에 막 닿을 때에는 아직 물에 잠긴 부분이 없으므로 부력은 없다. 따라서 나무토막은 중력에 의해 물속으로 잠겨 들어가기 시작한다. 그런데 나무토막이 물에 잠겨 들어가면 그 순간부터 나무토막이 받는 부력도 늘어나기 시작한다. 그러다가 부력이 중력과 크기가 같은 곳까지 잠기게 되면 더 이상 위아래 어느 쪽으로도 움직이지 않고 평형을 유지하게 된다. 크기가 같고 방향이 반대이므로 두 힘이 평형을 이룬 것이다.
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