학문
귤을 껍질째 물에 넣으면 물에 뜨고 껍질을 제거하면 물에 가라 안더라구요. 이게 어떤 원리로 이런 차이를 보이는 건가요?
귤을 껍질째 물에 넣으면 물에 뜨고 껍질을 제거하면 물에 가라 안더라구요. 이게 어떤 원리로 이런 차이를 보이는 건가요? 무게와 부피는 동일 할 것 같은데요.
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안녕하세요.
귤이 껍질째 물에 뜨는 현상과 껍질을 벗겼을 때 가라앉는 현상은 물리학의 부력 원리와 밀도 개념으로 설명할 수 있습니다. 귤의 껍질과 과육의 물리적 성질 차이가 이러한 현상의 핵심적인 요인입니다. 먼저, 귤의 껍질은 공기 주머니를 다수 포함하고 있는 구조로 되어 있습니다. 이 공기 주머니들은 귤 전체의 평균 밀도를 감소시켜, 물의 밀도보다 낮게 만듭니다. 따라서 귤이 껍질째로 물에 놓이면, 껍질 속의 공기 주머니가 물을 상당량 밀어내어 발생하는 부력이 귤의 무게를 상쇄하고, 결국 귤은 물에 뜨게 됩니다.
반면, 귤의 껍질을 제거하면, 내부의 과육만 남게 됩니다. 과육의 밀도는 물의 밀도보다 약간 높기 때문에, 껍질을 벗긴 귤은 물에 가라앉습니다. 과육에는 껍질처럼 공기를 포함하는 구조가 없기 때문에, 부력이 귤의 무게를 지탱하기에 충분하지 않게 됩니다.
이러한 현상은 물의 밀도와 물체의 밀도를 비교하는 아르키메데스의 원리에 따라 설명됩니다. 물체가 물 속에 있을때, 물체에 작용하는 부력은 물체가 밀어내는 물의 무게와 동일하다는 원리입니다. 귤의 경우, 껍질이 있는 상태에서는 이 원리가 귤을 물 위로 떠오르게 하며, 껍질이 없는 상태에서는 귤을 가라앉게 합니다.