배가 물에 뜨는 원리

배가 물에 뜨게 하는 힘을 부력 (Byoyancy, Upthrust)이라고 한다. 

 

공기로 찬 물통이 물 속에 있다면 다음 그림과 같은 힘을 받는다. 빨간 화살표는 수압을 나타내며 파란 화살표는 물통의 무게에 의해 받는 중력을 나타낸다. 물속의 물통에서 양 옆에서 받는 수압의 크기는 동일하고 방향을 반대이기 때문에 서로 상쇄된다. 하지만, 물통의 밑에서 받는 수압이 위에서 받는 수압보다 크다. 왜냐하면 물통의 위와 아래는 깊이가 차이 나기 때문에 더 깊은 곳에 있는 물통의 아래 면에서 수압이 더 크다. 

 

따라서, 밑에서 받는 수압과 위에서 받는 수압의 차이가 물통이 받는 중력보다 크다면 물통은 물 위로 뜨게 된다.

 

 

위의 물통과 동일한 원리로 배는 물 위에 뜬다. 아래 그림과 같은 물 위에 배가 있다면 배 위쪽에서는 수압을 받지 않고 아래에서만 수압을 받고 이 수압과 배가 받는 중력보다 크다면 배는 뜨게 된다.

 

 

여기서, 물 속에 있는 물체가 받는 부력의 크기는 물체가 물에 잠긴 부분의 부피 만큼에 해당하는 물이 받는 중력과 같다. 예를 들면, 배가 물 속에 잠긴 부분의 부피가 1,000L라면 1,000L에 해당하는 물이 받는 중력인 1,000kgf (9,800N)의 부력을 밑에서 위로 받는다. (물의 밀도는 약 1kg /1L이다.)