대류를 부력으로 설명하는 방법
물리/유체역학
2019. 5. 7. 10:28
대류에 대해서 설명할 때 "밀도가 작으면 위로 뜨고, 밀도가 크면 아래로 가라앉는다."라고 흔히 가르치게 됩니다. 그런데 왜 밀도가 작으면 위로 뜨는 지에 대해서는 알려주지를 않죠. 힘의 대해 이해하는 학생이라면 아래의 설명으로 충분하리라 생각됩니다. 물체는 알짜힘의 방향으로 가속됩니다.(운동 제2법칙) 알짜힘이 0이라면 물체는 정지해있거나 등속도운동을 하게 됩니다. 부력은 잠긴 물체에 의해 대체된 부피만큼의 유체의 무게입니다. 다음과 같은 상황을 생각해봅시다. 상온의 공기는 밀도 ρ입니다. 따뜻한 공기는 분자간 거리가 멀어지므로 밀도는 작아지게 되고, 반대로 차가운 공기는 밀도가 커지게 됩니다. 따라서 따뜻한 공기는 위로 힘을 받아 상승하게 되고, 차가운 공기는 아래로 힘을 받아 하강하게 됩니다.
