뿌리학습 · 중1 과학탐구 · 힘

물속에서 물체가 가벼워지는 이유는 무엇인가요?

물속에서 물체가 가벼워지는 것은 물이 물체를 위로 밀어 올리는 힘인 부력이 작용하기 때문입니다. 물속에서도 지구가 물체를 당기는 중력, 곧 무게는 그대로입니다. 그래서 물체를 받치는 데 필요한 힘의 크기가 무게에서 부력을 뺀 값으로 작아집니다.

용수철저울로 부력의 크기 구하기 (예시)
측정	저울 눈금	뜻
공기 중에 매달았을 때	5 N	물체의 무게
물에 완전히 담갔을 때	3 N	무게에서 부력을 뺀 값
두 눈금의 차이	2 N	물체가 받는 부력

물속에서 무게가 줄어드는 것일까요?

아닙니다. 물속에서도 물체의 무게는 줄지 않습니다. 무게는 지구가 물체를 당기는 중력의 크기인데, 물속에 들어간다고 중력이 약해지지는 않습니다. 달라진 것은 물이 물체를 위로 미는 부력이 새로 함께 작용한다는 점입니다. 그래서 물체를 붙잡아 두는 데 필요한 힘의 크기는 「무게 − 부력」이 되고, 물속에서 잰 저울 눈금도 이 값을 가리킵니다.

부력의 크기는 어떻게 알 수 있나요?

공기 중에서 잰 무게와 물속에서 잰 저울 눈금의 차이가 부력의 크기입니다. 용수철저울에 물체를 매달면 공기 중에서는 물체의 무게만큼 눈금이 가리킵니다. 물체를 물에 담그면 부력이 위로 받쳐 주는 만큼 용수철이 덜 늘어나 눈금이 작아집니다. 예를 들어 공기 중 5 N, 물속 3 N이라면 부력은 2 N입니다.

부력은 무엇에 따라 커지나요?

같은 물속이라면 물체가 물에 잠긴 부피가 클수록 부력이 커집니다. 물체를 조금 담갔을 때보다 더 많이 담글수록 저울 눈금이 점점 작아지는 것으로 확인할 수 있습니다. 물체가 완전히 잠긴 뒤에는 더 깊이 넣어도 잠긴 부피가 같으므로 부력은 거의 달라지지 않습니다. 부력은 물속뿐 아니라 공기 속에서도 작용합니다.

이 단원 시험에서 묻는 것

학교 시험은 교육과정 성취기준을 바탕으로 출제됩니다. 이 단원의 성취기준은 다음을 할 수 있는지 확인하도록 정하고 있습니다.

[9과05-02]중력, 탄성력, 마찰력, 부력을 이해하고, 각 힘의 특징을 크기와 방향으로 설명할 수 있다.

자주 하는 착각

착각 · 물속에 들어가면 물체의 무게가 줄어든다.

왜 헷갈릴까 · 손으로 들 때 가볍게 느껴지는 경험을 그대로 무게가 줄어든 것으로 받아들이기 쉽기 때문입니다.

바른 설명 · 물속에서도 중력은 그대로라 무게는 같습니다. 위로 작용하는 부력 때문에 받쳐야 하는 힘만 줄어듭니다.

착각 · 물에 가라앉는 물체에는 부력이 작용하지 않는다.

왜 헷갈릴까 · 뜨는 모습을 보고 부력을 떠올리기 때문에, 가라앉으면 부력이 없다고 여기기 쉽기 때문입니다.

바른 설명 · 가라앉는 물체에도 부력은 작용합니다. 다만 부력이 무게보다 작아서 가라앉는 것입니다.

착각 · 부력은 물속에서만 작용하는 힘이다.

왜 헷갈릴까 · 부력을 주로 물속 예시로 배우기 때문에 물에만 있는 힘으로 기억하기 쉽기 때문입니다.

바른 설명 · 부력은 공기 속에서도 작용합니다. 헬륨 풍선이 떠오르는 것은 공기의 부력이 풍선의 무게보다 크기 때문입니다.

스스로 확인

공기 중에서 8 N인 물체를 물에 완전히 담갔더니 용수철저울 눈금이 5 N이 되었습니다. 이 물체가 받는 부력은 몇 N일까요?정답 보기

3 N입니다.

부력은 공기 중 눈금에서 물속 눈금을 뺀 값이므로 8 N − 5 N = 3 N입니다. 물체의 무게는 여전히 8 N입니다.

물속 바닥에 가라앉아 있는 돌에도 부력이 작용할까요?정답 보기

작용합니다.

물에 잠긴 물체에는 뜨든 가라앉든 부력이 작용합니다. 돌은 부력보다 무게가 커서 바닥에 가라앉아 있는 것입니다.

이 단원, 내가 꺼낼 수 있는지 확인해 볼까요?

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