유체
가라앉거나 뜨기
밀도가 큰 공이 가라앉는 것을 관찰 — 무게가 부력을 초과합니다.
가라앉거나 뜨기 — 인터랙티브 유체 시뮬레이션. 밀도가 큰 공이 가라앉는 것을 관찰 — 무게가 부력을 초과합니다. 실시간 SI 측정값과 안내형 튜토리얼을 제공하는 무료 브라우저 기반 가상 물리 실험실입니다.
음부력
밀도가 큰 물체는 중력이 유체가 줄 수 있는 최대 부력을 넘으면 가라앉습니다.
물체의 평균 밀도가 유체보다 크면, 부력(완전히 잠겼을 때의 배수 부피 기준)이 중력에 도달하지 못합니다. 공은 아래로 가속합니다.
- F_b = ρ_유체 · V · g
- 가라앉을 때: mg > F_b
조사 개요
랩을 열기 전에 질문을 계획하세요.
이 브리프는 사전 렌더링된 페이지를 반영합니다. 탐구 질문, 서로 다른 예측, 변수의 역할, 지배 법칙, 설정, 분석 및 확장 질문을 이 순서로 계속 표시합니다.
운전 질문
금속 싱커를 물에 떨어뜨린 후 완전히 물에 잠겨 바닥에 정지합니다. 완전히 물에 잠기면 더 무거워지면 물에 잠기는 정도가 달라지나요?
검토할 예측
- 더 무거운 싱커는 훨씬 더 많이 잠깁니다(100% 이상).
- 이미 완전히 물에 잠겨 있으므로(100%) 더 많은 질량이 더 이상 물에 잠길 수 없습니다.
- 더 무거운 싱커는 더 빨리 떨어지기 때문에 물에 덜 잠깁니다.
다양한 역할
설정하는 것:
- 싱커 질량 m (kg)
측정하는 것:
- 무게 mg (N)
- 물에 잠긴 분수
실험 진행 방법
- fluid-sink 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 싱커는 물 속으로 떨어져 탱크 바닥에 정지합니다.
- 침전추의 잠긴 비율 프로브를 활성화하세요.
- 각 시행에 대해 싱커의 질량을 설정하고 가라앉힌 다음 물에 잠긴 부분을 기록합니다.
지배방정식
아르키메데스의 원리(최대) — F_b = ρ·V·g
물체가 받을 수 있는 가장 큰 부력은 ρ·g·V_full(완전히 물에 잠길 경우 대체되는 유체의 무게)입니다. 물체의 무게가 이 한도를 초과하면 가라앉아 완전히 물에 잠긴 상태로 유지됩니다. 더 많은 질량을 추가해도 이미 전체 부피가 변하기 때문에 더 이상 담글 수 없습니다.
인쇄용 실험지에서 학생이 계산할 내용
- 반지름(0.4 m)으로부터 침전추의 전체 부피를 구하고, 물의 밀도 1000 kg/m³를 사용해 최대 가능한 부력 ρ·g·V_full을 계산하세요. 이를 각 시행의 무게와 비교하세요.
- 싱커가 아무리 무거워지더라도 무게가 최대 부력을 초과하면 물에 잠긴 비율이 1.0(100%)으로 유지되는 이유를 설명하십시오.
실험 밖에서의 활용
- 이 싱커의 최대 부력은 약 24.6N입니다. 약 2.5kg 미만의 질량은 대신 떠오를 것입니다. 이것을 fluid-float 실험과 비교해 보세요. 물체가 뜨는지 가라앉는지 결정하는 것은 무엇입니까?
- 바닷물은 민물보다 밀도가 높습니다. 민물에서 완전히 잠기는 침전추가 바닷물에서도 반드시 완전히 잠길까요? 부력 공식을 이용해 설명하세요.
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- 유체 부력 — 가라앉기에 오신 것을 환영합니다
- 가라앉는 공 선택
- 재생을 누르세요
- 아래로 가라앉음
- 검사기 열기
- 잘 하셨습니다!
대화형 시뮬레이션을 열어 장면을 빌드하고 재생을 누른 뒤, 실시간 측정 및 가이드 튜토리얼과 함께 탐구해 보세요.