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[질문/답변] 찌와 부력이야기....심심해서 한번 계산해 봅니다..
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소인배 / 2009-08-05 21:57 / Hit : 4845 본문+댓글추천 : 0

수중에 찌가 잠겨있습니다. 찌가 잠긴만큼 물은 밖으로 밀려납니다.
찌맞춤통에 물을 가득담고 찌를 밀어넣으면 물이 밀려 밖으로 흐릅니다.
이 물을 모아 무게를 재어 봅니다.
물은 비중이 대략 1입니다. 물의 무게가 10g이었다면 이 찌의부피는 10cm³정도가 됩니다.
이 부피가 차지하는 찌모양의 공간을 어떤 물질로 채워봅시다.
찌의 재료를 정해보는 것입니다.

우선 중성부력 즉 뜨지도 가라 앉지도 않는 물질(찌로써는 쓸모가 없죠)로 만들어 봅시다
이런 재료가 무엇이 있을까요? 바로 물이 있죠....그럼 이찌의 재료를 물로 만들면(물론 현실상 불가능합니다만)
이찌를 수심 10m에 가져다 놓아도 거기 머무를 것이고 수면에 갖다 놓아도 거기 있겠죠...똑같은 물이니까요..

이제 음성부력 즉 가라앉는 물질로 만들어 봅시다
이 찌의 재료가 납이라면... 가라 앉겠죠.. 납은 비중이 11이 넘습니다.
즉 찌모양의 공간을 납으로 채우면 무게가 110g이 넘는다는 말이 됩니다.

이제 제대로 만들어 봅시다. 오동으로 만들면 뜨겠죠..비중이 0.3정도 됩니다.
삼나무는 0.4정도됩니다.
무게가 3g,4g 될것입니다.

찌의 재료를 달리 했을때 납과 나무와 물이 차지하는 찌모양의 공간의 부피는 같습니다.
하지만 무게가 달랐습니다.
여기서 부력이 달라집니다.
납은 110g 같은 부피의 물은 10g 그 차이가 100g 즉 10-110=-100 100g의 음성부력이 발생하였습니다.
오동은 10-3=7 7g의 양성부력이 발생하였습니다. 즉 7g의 봉돌을 달면 중성부력이 됩니다.
삼나무는 10-4=6 6g의 봉돌을 달면 중성부력이 됩니다.
물은 10-10=0 그냥 두면 중성부력입니다.

이제 삼나무(스기)와 오동을 비교해 봅시다.
같은 몸통크기이면 삼나무가 작은 봉돌을 사용합니다.
찌의 부피를 10cm³로 가정하였습니다.
삼나무찌에 달릴 봉돌의 부피는 (1/11)6=0.55 여기에 찌부피10을 합하면 10.55
오동에 달릴 봉돌은 (1/11)7=0.64 여기에 찌부피를 합하면 10.64 가 됩니다.

만일 같은 봉돌을 다는 찌를 만들려면 오동의 부피를 줄이거나 삼나무의 부피를 키워야 합니다.
그럼 오동의 부피를 줄여 봅시다. (0.55/0.64)10=8.6 이 되었습니다. 여기에 봉돌부피0.55를 더하면
9.15가 됩니다.
찌의 부피가 같고 봉돌의 크기가 다른 두 찌의 부피차는 10.67-10.55=0.09
찌의 부피가 다르고 봉돌의 크기가 같은 두 찌의 부피차는 10.55-9.15=1.4

여기서 봉돌의 크기를 조절하는 것 보다 찌의 부피를 조절하는 것이 전체채비의
부피를 줄이는데 훨씬,엄청(15.5배?) 유리하다는 것을 알수 있습니다.

부피로 인한 물의 저항이 작은 찌를 만드는데는 단순히 저부력찌(봉돌이 작은 찌)보다는
순부력이 좋은 찌가 유리하다는 결론이 나옵니다.
글을 쓰면서 계산을 하다보니 틀릴수도 있습니다. 그리고 계략적인 계산입니다.
물리선생님이 보신다면 제 계산이 맞았는지 보고 가르쳐 주십시요..
즐낚하시구요..