함께하는 과학세상-물 속에서 줄어드는 힘

계곡이나 냇가에서 물놀이를 하다가 물 속의 돌을 들어본 적이 있는가? 무겁게 생각했던 커다란 돌멩이도 물 속에서는 쉽게 들어올릴 수 있다.

물 속에서는 물체의 무게가 왜 가볍게 느껴지는 것일까? 간단한 실험을 통해 물 속과 물 밖에서 물체를 드는 힘은 어떤 차이가 있는지 알아보자.

♣준비물

실, 셀로판테이프, 지우개, 풀통이나 필름통, 페트병, 칼

♣어떻게 할까요?

1. 크기와 무게가 똑같은 지우개 2개를 준비한다.

2. 실을 35~40㎝정도로 잘라서 지우개의 양쪽에 셀로판테이프를 붙인다.

(마찰력이 적은 나일론실을 사용하는 것이 좋음)

3. 페트병의 윗부분을 자르고 물을 2/3정도 채운다.

4. 지우개를 매단 실을 풀통에 걸치고 물 속에 담근다.

5. 풀통을 슬며시 위로 들어올려 본다.

♣알아봅시다

물 속에서 A, B의 높이를 다르게 한 다음 풀통을 위로 들어올려서 지우개가 물 밖으로 나올 때 A, B의 높이는 어떻게 되는지 관찰하여 보자.

♣어떻게 될까요

지우개 B가 먼저 물 밖으로 나오면 부력이 없어져서 A보다 무거워지므로 물 밖으로 나오지 못하고 있다가 A와 같은 높이일 때 동시에 나오므로 A, B는 수평을 이룬다.

♣좀 더 알아봅시다.

물 속에서 물체가 가벼워지는 것은 부력을 받기 때문이다.

물 속에 잠겨있는 물체는 부피에 해당하는 물의 무게만큼 아래에서 위로 작용하는 힘이 있는데 이것을 부력이라고 한다.

물 속에 잠긴 물체는 모양이나 높이에 관계없이 부력의 크기는 밀려난 물의 무게와 같다.

강혁주(대구시교육과학연구원 과학탐구부 교사)