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오현수    부력의 비밀-누가 더 무거울까? 2003/09/02


        

그림처럼 시소의 양 쪽에 같은 질량의 컵에 같은 양의 물을 넣은 다음 같은 질량의 컵바침 위에 놓았더니 균형을 이루고 있다. 이때 한 쪽의 컵바침을 컵속의 물에 넣었을 때 어느쪽으로 기울까?
   ① 오른쪽
   ② 왼쪽
   ③ 그대로 있다

 




정답 : ③ 그대로 있다
   왼쪽의 나무를 빼면 나무의 무게만큼 가벼워진다. 그러나 다시 그 나무를 물 속에 넣었다. (그림에 의하면 물이 넘치는 상황이라고 볼 수 없다.) 나무가 물 속에 잠기는 부피는 나무의 무게와  잠긴 나무 부분에 작용하는 물의 부력이 평형을 이루어지는 조건을 만족할 만큼(즉, 서로 같게 될 만큼)이다. 따라서 물에 잠긴 나무 부분에는 나무의 무게와 같은 정도의 부력이 작용하며 그 부력의 반작용이 작용하여 나무 도막이 빠져있는 쪽의 컵의 무게가 다시 나무의 무게만큼 무거워지므로 왼쪽 컵의 무게는 원래와 같은 무게가 된다. 그러므로 그대로 균형을 이룬다. (간단하게 컵 밑에 있던 나무도막을 컵 속에 넣어도 이들에게 미치는 힘은 중력 외의 다른 외력이 없으므로 나무도막이 컵 속에 있으나 컵 안에 있거나 나무+컵+물의 무게는 마찬가지라고 생각해도 좋다.)





     
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