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8. 부력 (Buoyancy)
8.1) 정의 및 원리
부력은 유체 내의 물체가 받는 상향력입니다. 이 힘은 물체에 의해 밀려난 유체의 무게와 같으며, 아르키메데스의 원리에 의해 설명됩니다.
8.1.1) 아르키메데스의 원리
아르키메데스의 원리에 따르면, 물체에 작용하는 부력은 물체가 밀어낸 유체의 무게와 동일합니다.
\( F_b = \rho \cdot V \cdot g \)
- \( F_{b} \): 부력 (N)
- ρ: 유체의 밀도 (kg/m³)
- V: 물체에 의해 밀려난 유체의 부피 (m³)
- g: 중력가속도 (m/s²)
8.2) 예제 문제 및 풀이
예제 1
문제: 부피가 0.5 m³인 목재 블록이 물에 떠 있습니다. 물의 밀도는 \( 1000kg_{m} / m^{3} \)로 가정할 때, 목재 블록에 작용하는 부력을 계산하시오.
풀이:
\( F_b = \rho \cdot V \cdot g \)
\( F_b = 1000 \times 0.5 \times 9.81 \)
\( F_b = 4905 \, \text{N} \)
따라서 목재 블록에 작용하는 부력은 4905 N입니다.
예제 2
문제: 부피가 2 m³이고 밀도가 \( 600kg_{m} / m^{3} \)인 물체가 물에 완전히 잠겼습니다. 물의 밀도는 \( 1000kg_{m} / m^{3} \)로 가정할 때, 물체에 작용하는 부력을 계산하시오.
풀이:
\( F_b = \rho \cdot V \cdot g \)
\( F_b = 1000 \times 2 \times 9.81 \)
\( F_b = 19620 \, \text{N} \)
따라서 물체에 작용하는 부력은 19620 N입니다.
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