부력 (buoyant force) 계산

부력 (buoyant force)은 유체가 물체에 가하는 상대적인 힘이다. 중력이 존재하는 모든 액체와 기체는 그 안에 놓인 물체에 위쪽으로 향하는 힘을 가한다.

 

유체는 물체에 이 힘 (부력)을 가하여 물체를 뜨게 하며, 이 힘의 크기는 대체된 액체의 무게와 정확하게 같다.

부력이 물체의 무게보다 작은 경우 물체의 무게가 부력을 이겨 가라앉게 된다.

 

부력은 수영하는 사람, 배, 빙산 등이 물에 떠 있는 것을 가능하게 하며, 열기구나 풍선이 공기중에 떠 있게도 한다.

 

아래 식을 통해 부력을 구할 수 있다.

 

(식 1) 부력, Fb (N) = ρ * g * V = ρ * g * h * A

 

ρ : 유체의 밀도 (kg/m³)

V : 물체가 잠긴 부분의 부피 (m³)

g : 중력가속도, 9.80665 (m/s²)

h : 유체의 높이 (m)

A : 표면적 (m²)

즉, 위의 식으로부터 물체에 가해진 부력은 물체가 완전히 유체에 잠겼을 때 (V가 최대이므로) 최대값을 갖는다.

 

유체의 밀도, ρ (kg/m3) :

물체가 잠긴 부분의 부피, V (m3) :

     

부력, Fb (N) :

 

예를 들어, 밀도가 1025 kg/m³인 바닷물에 물체 10 m³ 가 잠겨 있다고 가정하면, 바닷물이 물체에 가하는 부력은 아래와 같다.

Fb = 1025 * 10 * 9.80665 = 100,518 N