개념과 작동 원리
부력은 유체 압력이 깊이에 따라 달라져 물체에 생기는 순수한 위쪽 힘입니다. 크기는 밀어낸 유체의 무게와 같습니다.
속이 빈 배는 전체 질량에 비해 큰 부피를 차지해 필요한 물을 밀어낼 수 있습니다. 금속 자체의 밀도와 배 전체의 평균 밀도를 구분합니다.
관계식과 성립 조건
Fb=ρgV배수량입니다. 수선면적이 일정한 모형에서 흘수 d=m/(ρAwp)이므로 같은 면적에서 질량이 늘면 더 깊이 잠깁니다.
실제 선체 형상은 깊이에 따라 수선면적이 바뀝니다. 흘수와 전복 안정성, 파도와 물 유입은 서로 다른 조건입니다.
가상 실험에서 읽을 변화
떠 있을 때 부력은 배와 화물의 무게와 같아요.
질량 2000 kg·높이 1.5 m의 상자형 선체예요. 흘수는 수평 정수압, 기울기는 작은 각도 메타센터 근사로 별도 계산해요. 큰 기울기·음의 복원성·침몰 뒤 운동은 유효하지 않아요. 실제 선박 적재 시험을 따라 하지 말아요.
핵심 관계와 기호
d = m/(ρAwp) · Fb = ρgVdisplaced
| 기호 | 뜻 | 단위 |
|---|---|---|
| V배수량 | 선체가 밀어낸 물의 부피 | m³ |
| Awp | 수선면적 | m² |
| d | 흘수 | m |
예시로 확인하기
같은 질량에서 바닷물의 흘수는 민물보다?
조금 얕아요 · 떠 있을 때 부력은 배와 화물의 무게와 같아요.
자주 헷갈리는 점
- 배가 뜨는 이유를 배를 만든 금속의 밀도가 물보다 작기 때문이라고 설명하면 안 됩니다.