부력

우선 사전적인 의미를 살펴 보면 다음과 같습니다.

"중력이 작용할 때 유체 속에 있는 정지 물체가 유체로부터 받는 중력과 반대 방향의 힘이다. 이 힘의 크기는 유체 속에 떠 있는 물체와 같은 부피의 그 유체의 무게와 같다."

쉽게 말해 물에 물체를 넣었을 때 뜨려고 하는 힘을 말합니다. 이 부력의 개념과 원리는 은 아르키메데스가 처음 발견하여 이와 관련된 원리를 아르키메데스의 원리라고 합니다. 부력의 작용점은 물체가 밀어낸 부분에 유체가 있다고 가정 했을 때 물체의 무게중심과 일치하게 됩니다. 이 점을 부력중심(또는 부심)이라고 하고 물체가 기울어져 있을 때 다시 똑바로 서려고 하는 복원력을 결정하는 중요한 기준이 됩니다.

일반적으로 어떤 물체의 무게가 부력보다 크면 가라앉고, 작으면 뜨게 됩니다. 돌멩이를 물에 넣으면 가라앉지만 나무젓가락은 물에 뜨죠. 그렇다면...철로만드는 배는 어떻게 물에 뜰까요..??? 그것은 배는 안쪽을 비워 무게에 비하여 부피를 크게 만들어 물에 띄웠을 때 물을 더 많이 밀어낼 수 있도록 설계를 했기 때문입니다. 이렇게 하면 자신의 무게보다 큰 부력을 만들어낼 수 있게 됩니다.

물에 뜨려고 하는 성질을 양성부력, 가라앉으려고 하는 성질을 음성부력, 물의 비중과 비슷하여 뜨지도 가라앉지도 않는 상태응 중성 부력이라고 합니다.

양력

유체속에 있는 물체가 수직방향으로 받는 힘을 말합니다. 부력과 비슷하지만 부력은 가만히 있어도 작용하지만 양력은 유체가 일정한 속도로 움직일 때만 나타나게 됩니다. 즉 물체가 움직이고 있어야 한다는 거죠.

양력은 유체의 압력차이 때문에 생기는데요. 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 작용하게 됩니다.

가장 쉬운 예로 비행기의 날개를 들 수 있습니다. 비행기의 날개를 수직 방향으로 잘라보면 단면이 대칭이 아니고 위쪽의 길이가 아래쪽 보다 길게 되어 있습니다. 이러한 모양의 날개가 유체속을 움직이면 위쪽으로 지나가는 공기는 아래쪽으로 지나가는 공기보다 속도가 빨라지게 되고 날개 위쪽의 기압이 낮아지게 됩니다. 따라서 날개는 위쪽으로 힘을 받게 되고 비행기는 하늘로 뜰 수 있게 되는 것이죠.

이러한 양력은 실험을 통해 쉽게 볼 수 있습니다. 종이의 두 모서리를 잡고 위쪽에 입김을 세게 불면 종이가 위로 떠오르는 것을 볼 수 있는데 이때 종이를 위로 뜨게 만드는 힘이 바로 양력이죠.

로켓의 원리

로켓이 비행하는 원리는 박용 반작용의 원리 입니다.

풍선을 생각하시면 쉽습니다. 풍선에 바람을 넣고 입구를 놓으면 풍선 입구를 통해 풍선 안의 공기가 빠져 나오게 되고 풍선은 공기가 나오는 방향과 반대 방향으로 날아가게 되죠.

로켓도 이러한 원리로 날아 가게 됩니다. 로켁의 안에는 연료가 가득 차 있는데요. 이 련료를 태우게 되면 고온 고압의 연소 가스가 생성이 됩니다. 이 연소가스를 로켓의 뒤쪽으로 분사 시키면 작용반작용의 원리에 의해 로켓을 앞쪽으로 밀게 되죠. 이 힘이 로켓의 무게보다 커지면 로켓은 하늘을 날 수 있게 되는 거죠