배가 뜨는 비밀 묘기

동전은 가라앉아요. 못도 가라앉아요. 숟가락도 가라앉지요. 그렇다면 밤새 궁금해질 수수께끼가 여기 있어요. 도시만 한 강철 배는 어떻게 물 위에 떠 있을까요? 강철은 물보다 무거워요. 여러분이 안다고 생각하는 모든 규칙대로라면, 그 배는 곧장 바닥으로 풍덩 가라앉아야 해요. 그런데도 보세요. 배는 거기 떠서 태연하게 뿌우, 뱃고동을 울리고 있네요.

비밀은 사실 무게에만 있는 게 아니에요. 물속에 무엇을 밀어 넣을 때, 물이 조용히 벌이는 작은 실랑이에 달려 있지요. 물은 밀려나는 걸 좋아하지 않아요. 물체가 물속으로 들어가면, 물은 그 물체가 빼앗은 자리를 다시 채우려고 위로 밀어 올려요. 이 위로 미는 힘에는 이름이 있어요. 바로 부력이에요.

이 모든 걸 딱 이해하게 해 주는 규칙이 있어요. 아주 오래전 아르키메데스라는 생각하는 사람이 발견했지요. 물은 물체가 밀어낸 물의 무게와 같은 힘으로 위로 밀어 올려요. 찻잔 하나만큼의 물을 밀어내면? 찻잔 하나만큼의 밀어 올리는 힘을 얻어요. 수영장만큼의 물을 밀어내면? 수영장만큼의 밀어 올리는 힘을 얻지요.

이제 두 힘이 줄다리기를 해요. 중력은 물체를 아래로 끌어당기고, 부력은 위로 밀어 올리지요. 더 세게 당기는 쪽이 이겨요. 물체의 무게가 물의 밀어 올리는 힘을 이기면, 아래로 가라앉아요. 물의 밀어 올리는 힘이 이기면 떠요.

그래서 동전은 가라앉아요. 동전은 작고 빽빽하게 무거워요. 동전 모양만 한 아주 작은 한 모금의 물만 밀어내니까, 물도 아주 조금만 밀어 올려요. 그 금속을 받쳐 주기에는 턱없이 모자라지요. 중력이 쉽게 이겨요. 퐁당.

바로 여기에 배를 만드는 비밀이 있어요. 똑같이 무거운 금속을 넓고 속이 빈 그릇 모양으로 두드려 펴 보세요. 그러면 갑자기 엄청나게 많은 물을 밀어내요. 커다랗게 빈 선체를 채웠을 물 전부를 밀어내는 거예요. 같은 금속이지만, 이제 훨씬 더 많은 물을 밀어내지요. 물이 위로 미는 힘도 엄청나게 커져요.

그런데 그 빈 공간은 사실 텅 빈 게 아니에요. 공기로 가득 차 있지요. 공기는 물에 비하면 깃털처럼 가벼워요. 그래서 배는 아주 영리한 조합이에요. 가벼운 공기가 든 거대한 주머니를 조금 무거운 금속이 감싸고 있는 것이지요. 모두 평균을 내면, 배 전체는 같은 부피의 물보다 가벼워요. 이것이 바로 마법 같은 말이에요. 자기 크기에 비해 가볍다는 것.

그래서 배는 자기 무게와 정확히 같은 무게의 물을 밀어낼 만큼만 아래로 가라앉고, 그다음 멈춰요. 짐을 실은 배가 빈 배보다 낮게 가라앉는 이유도 바로 이것이에요. 짐이 많아지면 균형을 맞추기 위해 더 많은 물을 밀어내야 하거든요. 위로 미는 힘과 아래로 끌어당기는 힘이 마침내 비겼다고 할 완벽한 깊이에 자리를 잡는 거예요.

바로 그게 비밀이에요. 배는 가벼워서 물을 이기는 게 아니에요. 모양을 똑똑하게 써서 이기는 거예요. 무게를 충분히 넓게 퍼뜨리고, 공기를 충분히 품으면, 바다는 기꺼이 여러분을 받쳐 줄 거예요. 동전은 원래 이길 수 없었지요. 하지만 배 모양으로 만들면, 그 작은 동전도 떠오를 수 있답니다.
