찌의 순부력이나 이른바 부력(부양력) 등에 대해
올라오는 질문들을 보면
자칫 혼동하기 쉬운 것들이 있습니다.
찌의 무게 = 찌 부력...으로 알고 계시거나
봉돌의 무게 = 찌 부력...으로 알고 계신 경우가 대부분입니다.
누누이 말씀드렸지만
부력이라는 말은
"물이나 공기 같은 유체에 잠긴 물체는 중력과 반대 방향인 윗방향으로 힘을 유체로부터 받게 되는데 이 힘을 부력이라 한다"
다시 말해서
풍선을 크게 불수록 공기중으로 뜨려고 하는 힘이 커지고
물보다 가벼운 나무는 클수록 물에 뜨려고 하는 힘히 커집니다.
즉,
어떤 물체든 크면 클수록 거기에 받은 공기저항이나 물의 저항이 커진다는 공통점을 가지고 있습니다.
이 저항이 중력의 반대쪽(지구핵으로 부터 대기권으로)으로 작용하는 걸 부력이라고 합니다.
중력은 대기권에서 지구핵으로 작용하는 힘을 말하는 것이구요.
따라서 부력은 중력의 반대방향으로 작용하는 힘을 말합니다.
이것을
시각을 바꾸어보면
물체의 부피가 크면 무게도 무거워지지만 부력도 커진다...는 말입니다.
자, 이제 어느 정도 개념은 생기셨을 겁니다.
그런데...
분명히 제가 말씀 드리길
해당 물체의 무게는 말하지 않고 부피만을 말하고 있습니다.
그렇습니다.
물리학적 부력은 그 물체의 무게와는 상관이 없습니다.
오로지 부피와만 관련이 있습니다.
동일한 1cc의 부피를 가진 물체라면 그것이 쇳덩어리거나 돌멩이거나 나무토막이거나
동일한 부력을 지닙니다.
단, 그것이 유체 속에 있을 때 입니다.
여기서 아마 나무는 물에 뜨는데??????
라고 생각하실 겁니다.
그러니까
나무는 그 무게에 따라 수면위로 많이 뜨는 놈이 있고
조금 뜨는 놈이 있겠지요.
어떤 경우든 물 속(유체 속!!!!!!!!!!!!!)을 차지한 나무의 부피가 1cc 라면
그것인 쇠와 돌멩이와 같은 부력을 지니고 있는 것입니다.
왜???
쇳덩어리든 돌멩이든 나무든 물 속에 차지한 부피가 1cc면 그 물체가 물 속을 차지하여
밀어낸 물의 양은 동일하기 때문입니다.
그러면 이 물리학적 부력과 낚시에서 말하는 부력(사실은 부양력과는 무엇이 다를까요?
올림낚시에서는 그 부력을 제어하여 제로점을 맞추기 위해 붕어가 입질을 하면
부력균형을 깨서 부력을 더 크게 함으로써 찌가 올라오게 하려는 장치로서 이용을 합니다.
따라서 찌의 부력과 그 부력에 해당하는 무게만큼의 봉돌을 달아서 1:1 균형을 맞추려고 합니다.
여기서 이제 해당물체의 중력(무게)을 고려하게 됩니다.
부피가 같으면 부력은 같지만
소재에 따라 자중이 다르므로 동일부력에서 그 무게 만큼을 빼주어야 봉돌의 무게가 산출될 것입니다.
찌의 부피는 부력이지만 찌의 무게는 중력입니다.
찌의 부피는 분명히 부력이므로
그것을 제로점을 맞추기 위해서는 그 부피에 해당하는 중력으로 제어를 해야 합니다.
그것은 어떻게 계산될까요?
(아래 부분을 여러번 읽으시면 바로 이해가 갈 겁니다.)
어떤 물체가 물 속에 들어가서 차지한 부피 만큼 물을 밀어내게 되지요.
그 밀려난 물의 양.....의 무게에 자체 몸무게를 더한 값이
바로 그 물체의 부력을 제어하는 중력입니다.
자, 결론적으로
봉돌의 무게를 구하기 위해서는
물속에 들어가는 찌의 부피에 해당하는 양만큼의 물무게 (물 속으로 들어가는 찌부피 곱하기 물의 비중 1
이 값에 찌의 총 무게를 뺀 값이 바로 봉돌의 무게입니다.
(봉돌의 부피 등으로 인한 부력상응 중력 등 소소한 값은 제외하기로 함)
어렵죠.
그래서 계산으로 보여드리면 쉽습니다.
-한마디를 맞출 겁니다.
-그럼 찌다리로부터 찌톱 한마디까지의 총 부피가 5cc라고 하겠습니다.
-찌의 총무게(물 밖으로 나오는 찌톱 포함..무게는 그대로니까)..를 1g이라고 하겠습니다.
자 그럼
해당찌는 물 속에서 5cc의 물 부피만큼을 차지한다는 말이고
물 5cc는 수위를 높이며 밀려난다는 말입니다.
그 5cc의 무게는 물의 비중이 1이므로 5g입니다.
그러면 5g의 봉돌을 달면 될까요?
아니지요. 그럼 가라 앉지요.
왜???????
제 몸무게도 있잖아요.
제 몸무게가 1g이니까
5g - 1g = 4g
그렇습니다.
4g의 봉돌을 달면 제몸무게(찌자중)와 더해 그 찌가 가진 총부력 5g에 상응하게 됩니다.
여기서 이른 바 자중대비순부력이라는 걸 살펴보면
위의 찌는 4g의 봉돌에 1g의 자중을 가지고 있으므로
400%의 자중대비 순부력...사실은 "자중대비 부양무게 퍼센트(%)"을 가지고 있다고 하겠습니다.
그러면 이 자중대비 순부력이라는 건 무슨 의미일까요?
부피가 동일하면 자중이 적게 나가는 소재일수록
총 부양력에서 빼야할 자신의 몸무게가 적으므로 봉돌무게를 늘릴 수 있다는 말인 동시에
반대쪽으로 말하면 동일한 봉돌 무게일 때 부피가 작아도 된다는 결론에 이르게 됩니다.
어느 것이 좋고 나쁘냐는 건 이것이 의미하는 바는 아닙니다.
단지,
찌의 소재가 가벼워지면
동일한 무게가 필요할 때 부피가 작아지므로
-찌에 가해지는 물이나 운동 저항이 작아지고
-찌가 가벼우며
-휴대가 편리하고
-투척성이 용이하다...는 것입니다.
세상에 모든 걸 만족시키는 건 없듯이
찌가 가벼워지려면 소재가 가벼워야 하고
소재가 가벼우면 약하다는 단점을 분명히 가지고 있겠구요.
이해가 되셨길 바랍니다.
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