수영장 부력

문득 수영장을 다니다 보니 부력에 대해 궁금증이 생겼다.
나는 죽어라 발차기를 차야 물에 뜨는데 가만히 있어도 둥둥 떠다니는 고수 아줌마도 있다.
수심이 깊은 물에 들어가면 괜히 느낌상 잘 뜨는 기분이 들기도 한다.
 

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부력이란?

 

부력이란 물과 같은 유체에 잠겨있는 물체가 중력에 반하여 밀려 올려지는 힘을 말한다.
식으로 나타내면 아래와 같다. (pf : 유체의 밀도, ps : 물체의 밀도)
물체가 유체보다 밀도가 클 때 (ps > pf) 아래 방향으로 가라앉고 그 반대는 떠오른다.

물체가 받는 부력의 크기는 물체가 밀어낸 부피만큼의 유체가 가지는 무게와 같다.
 
무게와 부력의 관계에 따라 양성, 중성, 음성 부력으로 구분된다.

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물에 잘 뜨는 사람은?

물에 잘 뜬다는 말은 밀도가 낮다는 것을 의미한다.
그렇다면 인체를 구성하고 있는 물질의 밀도를 알아야 한다.

출처 : https://m.blog.naver.com/zelkobaray/220461743487

위의 표에 나온 부위별 비중을 보면 인체 비중은 1이 넘어갈 것 같지만 실제로 평균 비중은 0.96 정도라고 한다.
물의 비중이 1 정도이므로 인체는 물에서 약 4% 정도가 수면 위로 떠있는 것이다.
그러나 사람은 숨을 쉬므로 들숨 날숨에 따라 비중이 0.946~0.986 정도로 변화가 생긴다.
 
물론 사람마다 체형이 다르므로 체지방의 비율이 높거나 뼈의 밀도가 작은 사람이 물에 더 잘 뜰 수 있다.
그리고 보통 여성이 둔부쪽에 지방이 많아서 남자들보다 하체가 더 잘 뜨는 경향이 있다.
 
그러나 부력의 차를 영법으로 보완할 수 있어서 수영의 속도와는 영향을 받지는 않는다고 한다.
실제 비중이 큰 선수들 상당수가 세계기록을 보유하고 있다고 한다.

 

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수심이 깊은 물에서 부력이 커질까?

우선 부력은 유체의 밀도에만 관계된다.
따라서 이상적으로는 물에 깊이에 상관없이 부력이 같아야 한다.

하지만 실제로는 물이 깊어질 수록 수온이 낮아지고 수압이 올라가서 유체의 밀도가 높아지게 된다.
그러나 밀도 변화량이 매우 적어서 실제 부력에 큰 영향을 준다고 말하기는 어렵다.
그리고 만약 사람이 매우 깊은 물에 들어간다면,
오히려 기압차로 인해 폐의 부피가 줄어들어 인체의 밀도가 높아지게 되고 부력은 낮아지게 된다.
 
결국 일반적인 실내 수영장에서는 수심이 깊어봤자 3m 정도이고 부력의 차이가 없다는 결론이다.
물론 깊은 수영풀은 보통 수온이 낮은편이고 첨가물 차이로 부력 차이가 생길 수 있지만 사람이 느낄 수 있는 차이는 아니다.
하지만 수영장을 다녀본 사람들 중 은근 많은 사람들이 깊은 물에서 잘 떠서 수영이 편하다는 말을 한다.

아마도 자신이 잠영을 깊게하는 사람이라면 얕은 물과 차이가 있을 순 있다.
조파저항이라는 수영 중 파도에 의해 발생하는 저항이 있는데 수면 밖으로 나와 스트로크를 할 때만 생기는 저항이다.
수영 선수들이 잠영을 깊게 하는 이유기도 하다.
실제 얕은 수심에서 조파저항으로 인해 박태환 선수가 피해를 본 사례가 있어 기사를 링크하고 글을 마친다.
 
https://www.hankyung.com/sports/article/2012042075241