학문

쇠로 만든 배는 무거운데 어떻게 물에 뜰 수 있을까요?

쇠는 물보다 밀도가 높기 때문에 쇠붙이를 물에 넣으면 가라앉습니다. 그런데 거대한 화물선이나 유조선은 대부분 금속으로 만들어졌는데도 바다 위에 떠 있습니다.

같은 금속인데 어떤 것은 가라앉고 어떤 것은 떠오르는 이유는 무엇일까요?

1개의 답변이 있어요!

  • 안녕하세요. 이수민 전문가입니다.

    물에 뜨고 가라앉는 건 재료의 밀도가 아니라 물체 전체의 평균 밀도로 정해져요. 물속에 잠긴 물체는 자기가 밀어낸 물의 무게만큼 위로 떠받치는 부력을 받는데, 이 부력이 무게보다 크면 떠요.

    쇠 1kg을 덩어리로 뭉치면 부피가 약 127cm³라 밀어내는 물도 127g밖에 안 돼요. 그런데 같은 쇠를 얇게 펴서 그릇 모양으로 만들면 안쪽 빈 공간까지 합쳐 훨씬 큰 부피의 물을 밀어낼 수 있고, 밀어낸 물이 1kg을 넘는 순간 떠올라요. 배는 강철로 만든 거대한 그릇이라, 선체 안에 들어 있는 공기까지 포함하면 평균 밀도가 물보다 한참 낮아요.

    수십만 톤짜리 유조선도 그 무게와 같은 양의 바닷물을 밀어낼 만큼 선체가 잠기면 그 깊이에서 균형을 이루고 멈춰요. 화물을 실으면 늘어난 무게만큼 물을 더 밀어내야 해서 배가 더 깊이 잠겨요. 배 옆면에 그려진 만재흘수선은 이렇게 내려갈 수 있는 한계를 표시한 선이에요. 반대로 선체에 구멍이 나 물이 들어차면 공기 자리를 물이 채워 평균 밀도가 올라가고, 쇳덩이와 같은 처지가 되어 가라앉아요 :)

    채택 보상으로 732베리 받았어요.

    채택된 답변