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배가 뜨는 원리
작성자 : 관리자 작성일 : 15.10.26. 12:30:34 조회수 : 3825

@배가 뜨는 원리@

배는 부력에 의해서 떠 있게 된다.
이런 부력은 고대 그리스 학자 아르키메데스에 의해 발견되었는데, 다음과 같은 일화가 전해져 내려
오고 있습니다.

"은은 금보다 무게가 가볍기 때문에 예를 들어 똑같이 1kg의 무게가 나가도록 하려면 금보다 은이 더
많은 양 (부피)이 필요하다. 왕관과 같은 무게의 순금 덩어리를 준비하여 물 그릇에 담아서 넘쳐나는
물의 양을 비교하면 두 개의 부피가 같은지 혹은 다른지를 알 수 있는 것이다."

아주 먼 옛날 그리스의 왕 헤론은 순금으로 된 왕관을 만들게 하였고, 황금 왕관을 자랑스럽게 생각하고
있었습니다. 그런데, 얼마 후 그 왕관은 순금이 아니라는 소문이 돌았고 왕은 몹시 화를 냈습니다.
그래서 당시 유명한 수학자이자 물리학자인 아르키메데스를 불러 왕관이 순금인지 아닌지, 그리고 만약
불순물이 섞여 있다면 순금의 양은 얼마인지 알아내라고 하였습니다.

왕에게 약속한 날짜는 다가왔지만, 아르키메데스는 아무리 머리를 짜내도 좋은 생각을 떠올릴 수가 없었습니다. 아르키메데스는 머리를 식힐 겸해서 공중목욕탕에 갔습니다. 아르키메데스가 욕조 안에 물을
담그자 더운 물이 넘쳐 흘렀습니다. 순간, 아르키메데스는 "바로 이거야!(유레카~!) 하고 벌거벗은 채로
목욕탕에서 뛰어나와 집에까지 달려갔습니다. 벌거벗고 달리는 아르키메데스를 본 사람들은 아르키메데스가 미쳤다고 생각을 했지요.

다음날, 아르키메데스는 왕에게 왕관과 같은 무게의 순금덩어리를 만들어 달라고 했습니다. 그리고
왕관과 순금덩어리를 번갈아 물속에 넣어 보았습니다. 그런데, 넘친 물의 양은 같지 않았고 결국 왕관은
순금이 아니라는 것을 밝혀 냈습니다. 만약 왕관이 순금으로만 만들어졌다면 넘친 물의 양이 같았겠지요. 더군다나 아르키메데스는 왕관에 들어가 있는 순금의 양까지도 정확히 계산을 해냈습니다.

아르미케데스가 발견한 것은 '물체를 물 속에 넣으면 그 물체와 같은 부피의 물의 무게 만큼 가벼워진다' 라는 부력의 원리였습니다. 이 부력의 원리를 '아르키메데스의 원리' 라고도 합니다.

이 원리는 배가 물에 뜨는 것에도 그대로 적용이
됩니다. 이때 부력의 크기는 그 물체가 일어낸 물의
무게가 같으면 물체가 잠긴 부분의 중심, 즉 부심
(center of buoyancy)을 통하여 중력과 반대 방향으로
작용하게 됩니다. 만약 물체의 무게가 같은 부피의 물
무게보다 작다면 그 물체는 가라앉지 않는데, 이는
부력의 물체의 무게보다 크기 때문이다. 이 원리를
이용하여 배가 밀어내는 물의 무게 - 배가 가라앉는
부분의 물의 무게 - 보다 배의 무게를 더 가볍게
만들면 배는 물에 뜰 수 있게 되는 것입니다.

배가 밀어낸 해수의 무게를 그 배의 배수량이라고
하여, 그 부피를 배수 용적이라고 합니다. 부력 이외에
배 밑바닥의 경사진 면이 물 위를 미끄러질 때 받아 물에 뜨는 활주형 선박 (planning boat)과 비행기가
양력을 받아 하늘을 나는 것과 같은 이치로 수중
날개에 의해 양력을 받아 물에 뜨는 수중익선
( hydrofoil boat) 그리고 선체 바닥에서 압축공기를
분사하여 무게를 지지하는 공기 부양선 (air cushion vehicle) 등이 있습니다.

이런 선박들은 모두 소형 고속정들로서 주로 군용이나 여객용,관광, 경주용으로 사용되고 있습니다.

출처

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