강철 선박은 왜 가라앉지 않은지 알고시퍼여?

Question

강철 선박들 보며는여 모조리 매우 무거운데여, 화물선들은 더한데여,

그런 배들은 왜 어트케해서 가라앉지 않는지에 대해서 알구시퍼여?

Answer 1

안녕하세요. 감병주 전문가입니다.

강철 선박은 매우 무겁지만 내부가 비어 있어 배 전체의 평균 밀도가 물보다 낮기 때문에 뜰 수 있습니다.
이는 물체가 밀어낸 물의 무게만큼 위로 뜨는 힘을 받는 아르키메데스의 원리 때문입니다. 배가 무거울수록 물속으로 더 잠겨 더 많은 물을 밀어내며 균형을 이루게 되서 화물선은 화물을 실어도 그만큼 더 많은 물을 밀어내도록 설계되어 있습니다. 반대로 선체에 구멍이 나 물이 차면 평균 밀도가 높아져 가라앉을 수 있습니다.
즉, 강철이라서 뜨는 것이 아니라 배 전체의 부피와 구조 덕분에 물에 뜨는 것입니다.

Answer 2

안녕하세요. 서종현 전문가입니다.

강철 선박이 무거운데도 가라앉지 않는 이유는 부력과 밀도 차이 때문입니다. 배는 물보다 무겁지만, 내부가 속이 빈구조로 되어 있어 전체 부피가 커서 물을 많이 밀어냅니다. 아르키메데스 원리에 따라 배가 밀어낸 물의 무게와 배의 무게가 같아질때 배가 뜹니다. 즉, 강철 자체는 무거워도 배 전체가 차지하는 부피가 커서 물에 밀리는 힘이 커 가라앉지 않는 것입니다. 화물선도 같은 원리로 설계되어 , 적절한 부력과 안정성을 유지하도록 만들어졌습니다.

Answer 3

안녕하세요. 고한석 전문가입니다.

핵심은 밀도와 부피의 관계예요.

부력의 원리 — 아르키메데스 원리에 따라 물체가 물에 뜨려면 그 물체가 밀어내는 물의 무게가 물체 자체의 무게보다 크거나 같아야 해요. 강철 자체는 물보다 밀도가 약 8배 높아서 덩어리 상태면 바로 가라앉지만, 배는 강철을 얇게 펴서 거대한 그릇 모양으로 만들기 때문에 내부에 공기가 가득 찬 거대한 빈 공간이 생겨요. 이 공기 덕분에 배 전체의 평균 밀도가 물보다 훨씬 낮아지고, 그래서 떠있을 수 있어요.

선체 구조와 흘수선 — 배는 물속에 잠기는 부분(흘수)이 깊어질수록 더 많은 물을 밀어내고, 그 밀어낸 물의 무게만큼 위로 밀어올리는 부력이 커져요. 화물을 많이 실을수록 배가 더 깊이 가라앉지만, 선체가 충분히 크고 높게 설계되어 있어서 물이 갑판 위로 넘어오지 않는 한 균형이 유지돼요. 화물선이 텅 비어있을 때 오히려 불안정해 보이는 것도 이 때문이에요.

침수 방지 격벽 구조 — 배 내부는 여러 개의 격벽(방수 칸막이)으로 나뉘어 있어서, 일부 구역에 물이 들어와도 전체가 한꺼번에 침수되지 않도록 설계되어 있어요. 타이타닉이 침몰한 것도 결국 너무 많은 격벽이 동시에 뚫리면서 배 전체의 평균 밀도가 물을 넘어섰기 때문이었고, 반대로 말하면 그 전까지는 격벽 구조 덕분에 버티고 있었던 거예요.