부력의 계수가 존재하지 않는 이유가 뭘까요?

Question

제가 공부하면서 궁금해진 사실인데, 마찰력이나 탄성력같은 힘들은 마찰 계수, 탄성 계수 등 어떤 계수가 존재하잖아요. 하지만 부력에선 그게 없었는데 왜 그런 걸까요? 유체의 밀도와 중력가속도가 계수와 같은 역할을 하는 걸까요?

Answer 1

안녕하세요.

부력을 이해하는데 있어서 '부력의 계수'가 별도로 존재하지 않는 이유는 부력이 아르키메데스의 원리에 의해 결정되고, 그 계산이 명확하게 정의된 변수들에 의해 이루어지기 때문입니다. 부력은 물체가 유체(액체나 기체)에 잠겼을 때 그 물체에 작용하는 상향 힘으로, 이 힘은 물체가 밀어낸 유체의 무게에 의해 발생합니다.
아르키메데스의 원리에 따르면, 어떤 물체에 작용하는 부력의 크기는 그 물체가 밀어낸 유체의 무게와 동일합니다. 이는 다음과 같은 수식으로 표현됩니다 :

B = ρ × V × g

여기서, B는 부력, ρ는 유체의 밀도, V는 물체에 의해 밀려나간 유체의 부피, g는 중력 가속도입니다.

부력의 계수가 없는 이유는,
부력은 위의 수식을 통해 직접적으로 계산될 수 있으며, 그 값은 물체가 밀어내는 유체의 양에 따라 정확히 결정됩니다. 따라서, 별도의 계수를 도입할 필요가 없습니다.
또, 부력을 결정하는 주요 변수들은 유체의 밀도와 물체의 부피입니다. 이 두 변수는 각각의 물리적 상황에 따라 명확하게 측정될 수 있으며, 추가적인 계수를 도입함으로써 생기는 복잡성을 피할 수 있습니다.
물리적인 의미로 마찰력에서 마찰 계수가 존재하는 이유는 다양한 재료의 상호 작용을 수치화하기 위함이며, 탄성력에서의 탄성 계수는 재료의 탄성 특성을 정량화하기 위함입니다. 하지만 부력은 물체와 유체 간의 상호 작용이 아니라, 유체에 의해 밀려나는 물체의 무게에 의해 결정되므로, 별도의 계수가 필요하지 않습니다.

Answer 2

안녕하세요. 김재현 전문가입니다.

부력의 공식을보면 F=uVg입니다. 엄밀히보면 말씀하신것처럼 ug가 부력의 계수처럼 작용하고 있습니다. ug는 고정값은 아니더라도 일정 범위내에서 계속 왔다갔다할거에요