15. 물속에서는 왜 가벼워진 것처럼 느껴질까?

쇠로 만든 배는 왜 뜰까?

쇠못은 물에 가라앉는데, 같은 쇠로 만든 수만 톤짜리 배는 뜹니다. 나무 젓가락은 뜨는데 작은 돌멩이는 가라앉죠.

뜨고 가라앉는 기준은 '무겁냐 가볍냐'가 아닙니다. 아래 수조에서 진짜 기준을 찾아 봅시다.

뜨고 가라앉는 수조

🎯 밀도를 움직여 물체를 띄우고 가라앉혀 보세요. 무게·부력 화살표의 길이를 비교하고, 부피를 바꿨을 때 무엇이 변하는지 보세요.

뜨고 가라앉는 수조

밀도가 심판이다

물의 밀도는 1 g/cm³입니다. 물체의 밀도가 1보다 작으면 뜨고, 크면 가라앉고, 같으면 물속에 둥둥 뜹니다.

부력은 물체가 밀어낸 물의 무게입니다. 물체가 물속에 들어간 만큼 물을 밀어내고, 그 물의 무게만큼 위로 밀립니다. 뜨는 물체는 잠긴 부분이 딱 '무게 = 부력'이 되는 지점까지 잠깁니다.

부피를 키우면 무게와 부력이 같은 비율로 커지기 때문에, 뜨냐 가라앉냐는 오직 밀도만이 결정합니다. 쇠배가 뜨는 이유는 안이 텅 비어 전체 밀도가 물보다 작아지기 때문입니다.

부력이 사는 세상

잠수함은 물 탱크를 채우고 비워 밀도를 조절해 뜨고 잠깁니다. 구명조끼는 몸의 평균 밀도를 낮춰 뜨게 하고, 얼음이 물에 뜨는 건 얼음의 밀도(0.92)가 물보다 작기 때문 — 지구에 물고기가 겨울을 날 수 있는 이유입니다.

도전: 경계선 찾기

🎯 밀도를 아주 조금씩 바꿔 물체가 '뜨지도 가라앉지도 않는' 지점을 정확히 찾아 보세요. 그리고 밀도 2.0짜리 물체의 잠긴 비율이 왜 100%인지 설명해 보세요.

도전: 경계선 찾기

확인 퀴즈

뜨고 가라앉는 심판은 밀도였습니다. 다음엔 전구를 켜는 조건 — 닫힌 회로를 직접 만들어 봅시다.