힘의 작용과 운동/부력

배가 뜨는 원리

준비물

비커, 용수철 저울, 실, 돌, 천칭, 사기 그릇, 얼음, 풍선, 수소, 이산화탄소, 물통, 물

목표

작은 조각배에서 거대한 항공 모함까지 그 배들이 뜨는 원리를 알아본다.

실험관찰

① 돌을 실로 매어 용수철 저울로 공기 중에서의 무게, 물 속에서의 무게, 물 속에서 넘쳐 난 물의 무게를 조사해 보자.② 빈 사기 그릇을 물에 띄워 보자. 이 때 사기 그릇이 물에서 받는 부력은 어떻게 작용하는 것인지 생각해 보자.

결과

① 각각의 경우 무게를 재면 다음과 같은 관계가 있다는 것을 알 수 있다. 공기 중의 무게－물속의 무게=넘쳐 난 물의 무게 이 사실에서, 돌을 물 속에 넣으면 돌은 넘쳐 난 물의 무게만큼 가벼워진다는 것을 알 수 있다. 이것은 물이 돌을 밀어올리기 때문인데 이 힘을 부력이라고 한다.② 사기 그릇이 밀어 낸 물의 부피는 빗금을 친 부분인데, 사기 그릇은 이 부분과 같은 부피의 물 무게와 같은 부력을 받는다. 이 부력이 사기 그릇에 작용하는 중력과 평형을 이루어 뜨게 되는 것이다. 또 사기 그릇을 기울이면 가라앉는다. 이 때의 부력은 사기 그릇의 기울인 부분과 같은 부피의 물 무게가 같아서 매우 작기 때문이다.