아르키메데스의 원리와 스포츠

소개글

아르키메데스의 원리와 스포츠에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 아르키메데스

2. 아르키메데스의 원리

3. 부력

4. 대기와 부력
1)대기압
2)공기의 부력
3)움직이는 공기속에서의 대기압

5. 물속의 부력과 부피
1)아르키메데스의 원리
2)부피와 부력

6. 부력을 이용한 스포츠
1)스킨․스쿠버
2)아쿠아 에어로빅

본문내용

들어갈 때 넘치는 물의 무게만큼 가벼워진다.
2) 부피와 부력
아르키메데스의 원리로부터 물 속에 물체를 집어넣었을 때, 이 물체가 뜰 것인지 가라앉을 것인지는 물과 물체의 밀도를 비교해 보면 알 수 있다. 물체의 밀도가 물보다 작으면 그 물체는 물 위에 떠있을 수 있고, 반대로 밀도가 물보다 크면 가라앉게 된다. 또한 밀도가 물과 같다면 물 속의 어떠한 곳이라도 정지하고 있을 수 있게 된다. 잠수함이 이러한 원리를 잘 이용한 것이다.
밀도는 질량과 부피의 비로 정의된다. 질량은 상황과 환경에 따라 변화되지 않는 절대적인 수치이지만, 부피는 다를 수 있다. 예를 들어 가정의 주방에서 흔히 사용하는 알루미늄박이 같은 크기로 두 장이 있다고 하면, 이것의 질량은 같다. 그중 한 장은 손으로 구겨 공처럼 만들고, 다른 쪽은 상자처럼 만들어 물이 담긴 수조에 그 둘을 넣으면 상자모양은 물에 뜨고 공은 가라앉는다.
둘은 같은 질량을 갖고 있더라도 공은 상자보다 부피가 작고 아르키메데스의 원리에 의해, 물에 잠긴 물체에 의해 밀려나는 물의 무게는 물이 물체를 밀어내는 부력과 같다. 그런데 공은 상자보다 부피가 적어 물을 적게 밀어내기 때문에 부력이 상자보다 작아서 가라앉는다. 반면에 상자모양은 부피가 크기 때문에 더 큰 부력을 받게 되므로 물에 뜰 수 있는 것이다. 철로 만든 배와 같은 경우도 배가 잠긴 부분의 부피에 해당하는 넘쳐 내보낸 물의 무게가 배 자체의 무게와 같을 때 뜰 수 있다.
6 . 부력을 이용한 스포츠
1) 스킨 스쿠버
-[물과 공기의 차이]
수중 환경의 가장 큰 특징은 물이라는 물질에 있다.
물은 공기와는 완연하게 다른, 많은 성질들을 가지고 있다.
이러한 성질들은 실제로 다이빙을 하는데 있어 매우 중요한 요소들이다.
하나 하나의 요소들은 다이빙에 필요한 장비, 기술, 안전 등과 직접, 간접적으로 관련을 가지고 있다.
물과 공기가 어떻게 다른 점을 가지고 있나를 이해하는 것은 다이빙과 관련된 이론을 파악하는데 있어 가장 중요한 기초가 된다.
1. 밀도
일정한 부피의 질량(무게)를 밀도라 하는데, 물이 공기와 다른 가장 큰 특징이 밀도라 할 수 있다. 민물의 밀도는 1,000kg/m3이며 바닷물은 민물보다 무거워 약 1,025kg/m3의 밀도를 가진다. 따라서 바닷물은 공기의 밀도 1.28kg/m3에 비해 약 800배가 크다. 이처럼 바닷물이 가진 공기에 대해 매우 높은 물의 밀도는 수중에서 다이버가 움직이는데 있어서 큰 저항을 만들어내며, 호흡기를 통해서 압축 공기를 호흡할 때의 호흡 저항에 대한 원인이 된다. 또한 사람이나 물체가 물에서 뜨거나 가라앉는 성질인 부력과도 가장 직접적인 관계를 가지고 있다.
물에 대해 높은 밀도, 즉 물보다 비중이 큰 물체는 가라앉는 성질을 가지며, 물보다 비중이 낮은 물체는 물에 뜨게 된다. 또한 바닷물이 민물에 대해 상대적으로 높은 밀도를 가지고 있으므로, 바닷물에서 뜨는 것이 보다 쉽게 된다. 민물에서 다이빙을 할 때보다 바닷물에서 약간의 웨이트벨트를 더 착용하는 것은 이러한 이유 때문이다.
한편 물의 중요한 특성 가운데 하나는 기체와 달리 압축이 되지 않는다는 것이다. 따라서 수심이 아무리 깊더라도 수면과 같은 밀도를 가지게 되며, 해수에서의 수압의 증가는 10m 단위로 균일하게 나타난다.
2. 빛 - 굴절, 흡수, 확산, 반사
공기중과 달리 수중에서 빛은 여러 다른 특성을 나타내 보인다. 이러한 특성은 물체의 색이 육상과 달라져 보인다거나, 다이버의 가시 거리를 제한시키며 육상보다 어두운 환경을 만들어내게 된다. 적도 근처의 열대 바다가 우리나라 바다보다 깨끗한 수중 시야를 보이는 것 역시 아래의 여러 가지 특성이 다르게 나타나기 때문인 것이다.
(1) 굴절 - 빛은 서로 밀도가 다른 물질을 통과하면서 꺽이는 현상을 보이는데, 이를 굴절이라 한다. 이러한 굴절 현상은 수면에서 물 속의 물체를 내려다 볼 때, 그리고 수중에서 마스크를 쓰고 물체를 바라볼 때 약 25% 정도 크고 가깝게 보이도록 한다. 다이빙 도중 자신의 손이나 오리발을 보면, 물 밖에서 볼 때와 달리 매우 크게 보이는 현상이 이러한 굴절 때문인 것이다.
(2) 흡수 - 다이빙을 하게 되면 물 속에서 보이는 색이 단조로운 푸른 색으로만 느껴진다. 이는 물이 빛을 흡수함으로써 발생하는데 파장이 긴 빨강색이 가장 먼저 흡수되고, 반면 파장이 짧은 파랑색이 가장 강한 투과력을 가지게 되어 오래까지 남는다. 따라서 물 밖에서 보이는 색과 수중에서 보이는 색은 크게 차이가 나게 되는 것이다.
(3) 확산 - 물에는 눈에 잘 보이지 않는 미세한 작은 입자들이 무수히 많은데, 이런 입자들에 부딪힌 빛은 방향을 바뀌고 흩어지게 된다. 이로써 빛이 수중을 통과할 수 있는 직진력이 감소하게 되는 것이다. 부유물이 적을수록 수중 시야가 많이 확보되는 것이 이러한 이유 때문인 것이다.
(4) 반사 - 빛이 수면에 낮은 각도로 부딪히거나, 파도가 높은 경우 빛의 상당량이 반사되어 물 속으로 들어오지 못하게 된다. 이에 따라 수면 바깥보다 물 속이 훨씬 어두워진다. 정오 전후의 물 속은 높은 각도로 빛이 비침으로 인해 가장 밝은 환경이 조성된다.
3. 소리
물질 속을 파장의 형태로 전달되는 소리는 밀도가 공기에 비해서 높은 물 속에서 매우 빠른 속도로 진행된다. 공기 중에서의 음향의 속도가 초당 340m인데 비하여, 물에서는 초당 약 1,500m의 속도를 가진다. 사람이 소리의 방향을 감지하는 것은 음파가 양쪽 귀에 도착하는 시차를 이용하는 것인데, 육상에서보다 4배 이상 빠른 소리의 속도로 인해 이러한 시차를 인지하는 것이 어려워진다. 물에서는 말을 하려고 하면 발성이 제대로 되지 않는 것을 경험하게 되며, 어렵게 발음이 된다고 해도 알아듣기가 매우 어렵다.
4. 열
물은 공기에 대해 약 22에서 25배나 큰 열전도율을 가지고 있어, 물 속에서 다이버는 육지에서보다 훨씬 빠르게 체온을 빼앗기게 된다. 또한 대개의 바다가 인간의 체온보다 훨씬 낮은 온도를 가지고 있는 것도 체온 손실의 주요한 이유가 된다. 따라서 스쿠버 다이빙에서는 체온의 손실을 막기 위하여

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