🧮[과학] 부력의 원리 완전 정리｜물속에서 가벼워지는 이유는?

✔ 학습 목표

아르키메데스 원리와 밀도 개념을 통해 부력의 원리를 이해하고,
물체가 뜨거나 가라앉는 이유를 설명할 수 있어요.

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🔬 핵심 개념 설명

사람이 수영장에 들어가면 몸이 가볍게 느껴지죠?
이건 착각이 아니라 실제로 ‘물의 힘’이 몸을 밀어올리기 때문이에요.
이 힘을 **‘부력’(buoyancy)**이라고 해요.

고등과학에서는 유체역학의 일부로 배우고,
아르키메데스 원리라는 이름으로 정식 정의돼 있어요.

“물속에 잠긴 물체는 자신이 밀어낸 유체의 무게만큼 위로 힘을 받는다.”

즉, 몸이 물을 얼마나 밀어냈느냐에 따라, 그만큼의 위쪽 힘(부력)을 받는 거예요.

💬 쉽게 말하면?
물속에 풍덩 들어가면, 그만큼의 물이 옆으로 밀려나가죠?
그 물이 원래 있던 자리를 차지하려고 다시 밀려오면서 몸을 위로 밀어요.

이때 **물체가 뜰지 가라앉을지는 ‘밀도’**에 따라 달라져요.

• 물보다 밀도가 낮으면 뜨고
• 물보다 밀도가 높으면 가라앉아요

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📊 핵심 정리 표

개념	정의	예시	초등용 해설
부력	유체가 물체를 밀어올리는 힘	수영장에서 몸이 가볍게 느껴짐	물속에서 나를 들어 올리는 힘이에요
아르키메데스 원리	부력 = 물체가 밀어낸 물의 무게	배가 물에 뜨는 이유	물을 밀어낸 만큼 몸이 가벼워져요
밀도	질량 ÷ 부피 → 물체의 ‘가벼움’ 정도	기름은 물보다 가벼워서 위로 떠요	덜 무거운 것은 물에 뜨는 성질이 있어요
유체	흐를 수 있는 물질 (액체+기체)	물, 공기, 우유	흐르는 물질, 즉 물이나 공기도 포함돼요

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🧠 퀴즈

Q1. 부력이란 어떤 힘인가요?
A. 물이 가라앉는 힘
B. 물체가 받는 마찰력
C. 물체를 위로 밀어주는 힘
D. 중력이 작아지는 현상

Q2. 아르키메데스 원리의 핵심 내용은 무엇인가요?
A. 무거운 물체는 항상 가라앉는다
B. 밀도는 부피에 따라 다르다
C. 부력은 밀어낸 물의 무게와 같다
D. 물체의 모양은 중요하지 않다

Q3. 물보다 밀도가 낮은 물체는 어떻게 될까요?
A. 가라앉는다
B. 물속에 멈춰있다
C. 물 위에 뜬다
D. 물속을 빠르게 회전한다

Q4. 수영장에서 공기를 들이마시면 몸이 더 잘 뜨는 이유는?
A. 무게가 줄어들어서
B. 공기 때문에 밀도가 낮아져서
C. 피부가 더 단단해져서
D. 근육이 무거워져서

Q5. 기체에서도 부력이 생기는 예는?
A. 자석이 철을 끌어당김
B. 연기가 퍼지는 현상
C. 헬륨 풍선이 하늘로 떠오름
D. 이산화탄소가 물에 녹음

Q6. (심화)
부력이 작용하지 않는다면 수영이나 배는 어떻게 될까요? (서술형)

Q7. (심화)
왜 같은 크기의 쇠 구슬과 나무 조각은 다른 부력을 받을까요? 밀도와 관련지어 설명하세요. (서술형)

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✔ 정답 및 해설

Q1. 정답: A
해설: 부력은 유체가 물체에 작용하는 위쪽 방향의 힘이에요.

Q2. 정답: D
해설: 아르키메데스 원리는 물체가 밀어낸 유체의 무게만큼 부력을 받는다고 설명해요.

Q3. 정답: B
해설: 밀도가 낮은 물체는 부력이 더 크기 때문에 물 위로 뜹니다.

Q4. 정답: C
해설: 공기를 들이마시면 몸의 평균 밀도가 줄어들어 더 잘 뜹니다.

Q5. 정답: A
해설: 공기보다 밀도가 낮은 헬륨 기체가 공기의 부력을 받아 위로 뜨는 현상이에요.

Q6. 부력이 작용하지 않는다면 수영이나 배는 어떻게 될까요?
예시: 부력이 없으면 사람도 배도 물에 뜨지 못하고 모두 가라앉아요.

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Q7. 왜 같은 크기의 쇠 구슬과 나무 조각은 다른 부력을 받을까요?
예시: 쇠는 무거워서 물보다 더 아래로 가라앉고, 나무는 가벼워서 물 위에 떠요.

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🧪 고등 연결 개념

• 유체역학의 핵심 단원으로 확장됩니다.
• 부력은 정수압, 기압, 밀도 그래프, 파스칼 원리와도 연결돼요.
• 기체 속 부력은 열기구, 비행선 설계에 적용되고,
• 액체 속 부력은 선박 설계, 수중 로봇에 사용돼요.

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💡 감성 마무리 문장

우리 눈엔 보이지 않지만,
부력처럼 세상엔 언제나 작동하는 멋진 과학 법칙이 숨어 있어요!

👉 더 읽기: https://sheetly.kr/reading-buoyancy-advanced/

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