부력
부력은 유체가 잠긴 물체에 가하는 위쪽 힘입니다. 어떤 물체는 뜨고 어떤 물체는 가라앉는 이유를 설명해 줍니다.
아르키메데스의 원리
아르키메데스의 원리에 따르면 부력은 밀어낸 유체의 무게와 같습니다. 물체가 더 많은 유체를 밀어낼수록 위쪽 힘은 더 커집니다.
뜨는 경우와 가라앉는 경우
물체가 완전히 잠기기 전에 부력이 무게와 평형을 이루면 그 물체는 뜹니다. 평균 밀도가 유체보다 크면 최대 부력이 충분하지 않아서 가라앉습니다.
시뮬레이션으로 밀도 실험하기
질량, 부피, 유체 밀도가 다른 물체를 시뮬레이션에서 비교해 보세요. 밀어낸 부피와 부력이 평형을 어떻게 결정하는지 실시간 읽기값으로 확인할 수 있습니다.
아르키메데스의 원리
유체 속에 놓인 물체는 유체를 밀어내는데, 이를 배제(배액)라고 한다. 유체는 밀려난 유체의 무게와 같은 크기의 위로 향한 힘으로 밀어낸다. 이 위로 향한 힘이 물체 자체의 무게와 같아질 수 있으면 뜨고, 밀려난 유체에 비해 물체가 너무 무거우면 가라앉는다.
F_b = ρ · V · g
- ρ — 유체의 밀도 (kg/m³): 유체의 단위 부피당 질량
- V — 배제 부피 (m³): 물체가 밀어낸 유체의 부피
- g — 중력 가속도 (m/s²): 모든 것을 아래로 당기는 중력 가속도
블록이 0.002 m³의 물을 밀어낸다. 물의 밀도는 1000 kg/m³이다. 물이 밀어내는 부력은? (g = 9.8 m/s²)
- ρ = 1000 kg/m³
- V = 0.002 m³
- g = 9.8 m/s²
- F_b = ρ · V · g
- F_b = 1000 kg/m³ · 0.002 m³ · 9.8 m/s²
F_b = 19.6 N