물속에 공을 살짝 누르면 ‘톡’ 튀어나오는 느낌을 느껴본 적 있나요? 반대로 돌멩이를 넣으면 ‘툭’ 가라앉죠. 이 신기한 차이는 무엇일까요?
사실 우리 눈에는 보이지 않지만, 부력과 중력이라는 두 힘이 서로 힘겨루기를 하고 있기 때문이에요!
부력은 물이 물체를 위로 떠밀어 올리는 힘이고, 중력은 지구가 물체를 아래로 끌어당기는 힘입니다. 이 둘 중 어느 쪽이 더 강한지가 물체가 뜨느냐 가라앉느냐를 결정해요.
그런데 무게만 중요한 게 아니에요! 바로 밀도가 비밀이에요. 쉽게 말해, 물보다 ‘가볍고 크면’ 잘 뜨고, ‘무겁고 꽉 차 있으면’ 가라앉는 거죠.
즉, 물보다 가벼우면 떠오르고, 무거우면 가라앉아요!
▲ 공이 뜨고 돌이 가라앉는 이유, 힘과 밀도를 함께 생각해 보세요!
🎈 열기구가 떠오르는 원리 – 핵심은 ‘부력’
부력이란 무엇인가요?
액체나 기체 속에 물체가 있을 때, 위쪽으로 밀어 올리는 힘이에요.
물이나 공기처럼 유체는 가벼운 것을 위로 밀고, 무거운 것은 아래로 가라앉게 해요.
유체? 물이나 공기처럼 흐를 수 있는 물건을 말해요!
열기구에도 부력이 작용할까?
열기구 속의 공기를 뜨겁게 하면, 공기 분자들이 퍼지면서 가벼워져요. 이때 열기구 전체의 밀도가 바깥 공기보다 작아져 공기 중에서도 부력이 작용하게 돼요.
즉, 물이 없더라도 공기처럼 밀도 차이가 있는 유체 속에서는 부력이 생기고, 이 힘이 열기구를 위로 띄우는 거예요.
📝 부력 상식 퀴즈 (객관식 3문제)
문제 1. 다음 중 부력의 크기에 영향을 주는 요인으로 옳지 않은 것은?
- 물체의 부피
- 물체가 잠긴 깊이
- 물체가 잠긴 액체의 밀도
- 물체의 색깔
✔ 정답 보기
정답: ④
💬 부력은 색깔과 상관없어요. 물체의 부피와 액체의 밀도, 잠긴 정도가 중요하죠.
문제 2. 다음 중 배가 물에 뜨는 과학적 설명으로 가장 적절한 것은?
- 배에 바람이 들어가서 가벼워서
- 배가 바다보다 넓기 때문에
- 배의 평균 밀도가 물보다 작기 때문
- 배가 엔진으로 물을 밀어내기 때문
✔ 정답 보기
정답: ③
💬 배는 속이 비어 있어서 전체 밀도가 작아 부력 > 중력이 되어 떠요.
문제 3. 다음 설명이 의미하는 개념은 무엇인가요?
“물체가 액체나 기체 속에 있을 때, 그 유체가 물체를 위로 미는 힘”
- 중력
- 마찰력
- 부력
- 자기력
✔ 정답 보기
정답: ③
💬 부력이란 유체(물, 공기)가 물체를 위로 밀어내는 힘이에요.
🌟 재미있는 부력 상식 TIP
- 우주에서도 부력은 없다? 무중력 상태에서는 중력이 없기 때문에 부력도 작용하지 않아요!
- 달걀도 물에 뜰 수 있어요! 소금물을 만들면 밀도가 높아져 달걀도 떠요. 직접 실험해 보세요!
- 열기구는 왜 하늘로 떠오를까? 안에 있는 뜨거운 공기가 바깥 공기보다 가벼워져 부력이 생겨요!
📌 암기 포인트 정리
- 부력: 유체가 물체를 위로 미는 힘
- 중력: 지구가 물체를 아래로 당기는 힘
- 밀도:
질량 ÷ 부피, 밀도가 작을수록 물에 잘 떠요! - 부력 > 중력 → 물체는 뜬다
- 부력 < 중력 → 물체는 가라앉는다
🧪 교과 개념 정리
| 교과 내용 | 주요 개념 |
|---|---|
| 초등 5~6학년 과학 | 물체가 물에 뜨거나 가라앉는 이유와 부력의 개념 |
| 중학교 1학년 과학 | 밀도, 부력과 중력의 관계 이해 |
| 중학교 2학년 과학 | 기체와 액체에서의 부력 차이 및 응용 사례 |