잠긴 물체 무게 계산기
유체에 완전히 잠긴 물체의 부력과 겉보기 무게를 계산하세요.
잠긴 물체의 무게 계산
공기 중 무게와 물체·유체의 밀도비를 이용해 아르키메데스 원리를 적용합니다.
잠긴 물체의 무게와 부력 이해하기
유체에 잠긴 물체에는 위쪽으로 부력이 작용합니다. 아르키메데스 원리에 따르면 이 힘은 물체가 밀어낸 유체의 무게와 같습니다. 부력이 중력과 반대 방향으로 작용하므로 저울이나 지지 케이블에 측정되는 힘은 공기 중에서보다 작습니다. 이 줄어든 측정값을 겉보기 무게라고 하며, 물체의 질량이나 실제 중력은 변하지 않습니다.
평균 밀도가 균일하고 완전히 잠긴 물체는 계산에서 부피를 소거할 수 있습니다. 공기 중 무게는 물체 밀도, 부피, 중력 가속도의 곱입니다. 부력은 유체 밀도, 같은 배제 부피, 중력 가속도의 곱입니다. 두 식을 나누면 부력 = 공기 중 무게 × 유체 밀도 ÷ 물체 밀도가 됩니다. 겉보기 무게는 공기 중 무게에서 부력을 뺀 값입니다.
이 계산기는 완전 잠김을 가정하며 물체 전체의 평균 밀도를 사용합니다. 밀봉된 속 빈 물체는 재료 밀도가 물보다 훨씬 높아도 내부 공기를 포함한 전체 평균 밀도는 물보다 낮을 수 있습니다. 부력 계산에는 총질량을 외부 형상이 밀어내는 부피로 나눈 값을 사용하세요. 불규칙한 물체는 배제 부피를 직접 측정하고, 질량을 알면 평균 밀도로 환산할 수 있습니다.
물체 밀도가 유체 밀도보다 크면 겉보기 무게는 양수이며, 지지되지 않은 물체는 가라앉으려 합니다. 두 밀도가 같으면 부력과 무게가 같아 중성 부력이 됩니다. 유체 밀도가 더 크면 계산된 겉보기 무게는 음수입니다. 이는 물체가 자연스럽게 떠오르며, 완전히 잠긴 상태로 유지하려면 아래쪽 구속력이 필요함을 뜻합니다. 떠 있는 물체는 일부만 잠기므로, 별도의 평형 계산 없이 이 완전 잠김 식으로 잠긴 비율을 예측해서는 안 됩니다.
일반적인 근사 밀도는 담수 1,000 kg/m³, 해수 1,025 kg/m³, 여러 오일의 경우 800~900 kg/m³입니다. 밀도는 온도, 염도, 압력, 공극률, 조성에 따라 변합니다. 공기의 부력은 대개 작지만 정밀 질량 측정에서는 중요할 수 있습니다. 표면 장력, 유체 운동, 용기와의 접촉, 연결된 케이블도 실제 측정에 영향을 줍니다.
물리 연습 문제, 수중 계량, 재료 비교, 잠수용 밸러스트 추정 및 초기 공학 검토에 활용하세요. 이 단순 모델은 유체역학적 양력과 항력을 포함하지 않으며 안정성도 평가하지 않습니다. 안전이 중요한 인양, 해양 또는 압력 시스템 작업에서는 검증된 물성 자료를 사용하고 형상, 동하중, 갇힌 기체, 적절한 설계 여유를 고려해야 합니다.
잠긴 물체 무게 예시
완전히 잠긴 다음 사례에서 물체 밀도와 유체 밀도를 비교합니다.
| 입력값 | 힘 | 해석 |
|---|---|---|
| 물체 무게 100 N, 물체 밀도 2500 kg/m³, 물 밀도 1000 kg/m³ | 부력 40 N, 겉보기 무게 60 N | 밀도가 높은 물체는 여전히 아래로 당기며, 물은 무게의 사십 퍼센트를 지지합니다. |
| 물체 무게 98.0665 N, 물체 밀도 1000 kg/m³, 오일 밀도 800 kg/m³ | 부력 78.4532 N, 겉보기 무게 19.6133 N | 오일이 물체 무게의 팔십 퍼센트를 지지합니다. |
| 물체 무게 50 N, 물체 밀도 1000 kg/m³, 물 밀도 1000 kg/m³ | 부력 50 N, 겉보기 무게 0 N | 평균 밀도가 같으면 중성 부력이 됩니다. |
잠긴 물체 무게 계산 방법
- 공기 중에서 물체에 작용하는 중력의 크기를 뉴턴 단위로 입력하세요.
- 물체 전체의 평균 밀도를 킬로그램 매 세제곱미터 단위로 입력하세요.
- 주변 유체의 밀도를 킬로그램 매 세제곱미터 단위로 입력하세요.
- 잠긴 물체 무게 계산을 선택해 부력과 겉보기 무게를 확인하세요.
잠긴 물체 무게 자주 묻는 질문
겉보기 무게란 무엇인가요?
물체가 잠긴 상태에서 측정되는 지지력으로, 실제 무게에서 위쪽 부력을 뺀 값입니다.
물속에서 물체의 실제 무게가 변하나요?
물체가 잠겼다는 이유만으로 질량이나 중력이 변하지는 않습니다. 위쪽으로 작용하는 부력 때문에 측정되는 지지력이 줄어듭니다.
겉보기 무게가 음수이면 무슨 뜻인가요?
완전히 잠겼을 때 부력이 물체 무게보다 크다는 뜻입니다. 물속에 붙잡아 두려면 아래쪽 힘이 필요하며, 그렇지 않으면 떠오릅니다.
떠 있는 물체에도 사용할 수 있나요?
직접 사용할 수는 없습니다. 이 식은 외부 부피 전체가 잠긴 것으로 가정합니다. 자유롭게 떠 있는 물체는 자기 무게와 평형을 이루는 만큼만 유체를 밀어냅니다.
속 빈 물체에는 어떤 밀도를 사용하나요?
총질량을 외부 배제 부피로 나눈 전체 평균 밀도를 사용하세요. 고체 재료 밀도만 사용하면 부력이 과소평가됩니다.