최종 업데이트: 2026-06-14

부력

물체를 유체 속에 넣으면 유체가 위로 밀어 올리는데, 이 힘을 부력 또는 떠받치는 힘이라고 합니다. 아르키메데스 원리가 그 크기를 알려줍니다: 부력은 물체가 밀어낸 유체의 무게와 같습니다, $F_b = \rho V g$. 여기서 $\rho$는 유체의 밀도, $V$는 밀려난 부피, $g$는 중력가속도입니다. 이 하나의 원리가 배가 뜨는 이유, 수영장에서 몸이 가벼워지는 이유, 열기구가 떠오르는 원리를 설명합니다. 아르키메데스는 이천 년도 더 전에 목욕 중에 이를 발견했다고 전해집니다.

이 계산기는 유체 밀도, 밀려난 부피, 중력가속도로부터 위쪽 부력과 밀려난 유체의 질량을 돌려줍니다.

밀려난 유체가 핵심인 이유

잠긴 물체는 자신의 잠긴 부피와 같은 부피의 유체를 밀어냅니다. 그 밀려난 유체는 원래 무게를 가졌을 것이고, 둘러싼 유체가 정확히 그 무게만큼의 힘으로 도로 밀어 올립니다. 부력 공식에는 물체 자체의 재질에 관한 것은 아무것도 들어가지 않습니다 — 오직 얼마나 많은 유체를 밀어냈는가만 들어갑니다. 같은 크기의 비치볼과 대포알은 물속에서 같은 부력을 받습니다; 둘이 그토록 다르게 행동하는 것은 무게가 크게 다르기 때문일 뿐입니다.

공식

$\rho V$는 밀려난 유체의 질량이므로, 부력은 곧 그 질량에 $g$를 곱한 것 — 밀려난 유체의 무게이며, 아르키메데스가 말한 그대로입니다.

계산 예시

부피 1리터(0.001 m³)의 밀봉된 용기를 민물(밀도 1000 kg/m³)에 완전히 잠기게 잡고 있습니다. 부력은 다음과 같습니다:

용기는 $1000 \times 0.001 = 1$ kg의 물을 밀어내며, 그 무게는 9.81 N으로 부력과 같습니다. 용기와 내용물의 무게가 9.81 N보다 작으면 수면으로 떠오르고, 크면 가라앉습니다.

뜨거나 가라앉거나

물체가 뜰지 여부는 밀도 비교로 결정됩니다. 물체의 평균 밀도가 유체보다 작으면 완전히 잠겼을 때 부력이 무게보다 크므로, 자신의 무게에 꼭 맞는 만큼의 유체만 밀어내며 물 밖으로 일부 떠오를 때까지 상승합니다. 평균 밀도가 더 크면 가라앉습니다. 강철 배가 뜨는 것은 선체 형태가 큰 부피의 공기를 감싸 배 전체의 평균 밀도를 물보다 낮추기 때문입니다 — 강철 자체는 물보다 거의 여덟 배 밀한데도 말입니다.

한계

이 계산기는 정지한 단일 균일 유체와 알려진 밀려난 부피를 가정합니다. 일부만 떠 있는 물체에서는 전체 부피가 아니라 잠긴 부피만 입력해야 합니다. 모형은 아주 작은 물체에서 중요한 표면 장력을 무시하고, 유체 밀도가 일정하다고 가정합니다 — 액체에는 타당한 가정이지만, 깊이에 따라 밀도가 커지는 대기나 해양 깊은 곳에서는 근사일 뿐입니다.