웬만하면 "낚시와 관련된 부력" 에 대하여는 답변을 잘 안하는데요.
낚시계의 상당수 사람들은 낚시이론중 "부력"이라는 용어의 오류를
인정하려 들지 않기 때문입니다.
물론 너무 오래된 관행이었기에 고치기도 쉽지는 않습니다.
그러나 질문자님의 질문마감율이 96%인 점을 보고 용기를 내어 답변 하고자 합니다.
1. 우선 질문부터 수정하겠습니다.
"찌맞춤을 할때 찌의 부력과 봉돌의 무게가 비례하게 되는것을 확인하는 작업"
⇒ "찌맞춤을 할때 찌의 부양력과 봉돌의 물속무게가 같게 되는 것을 확인하는 작업"
"왜 테스팅때 세팅완료 확인할때는 찌가 수면에 살짝 나올정도로 평행이 되면서"
⇒ "왜 테스팅때 세팅완료 확인할때는 찌가 수면에 살짝 나올정도로 힘의 평형이 되면서"
2. 찌의 부력 ≠ 봉돌무게
우리 낚시계 이론중 고질적(병폐적)인 오류가
봉돌의 무게가 찌의 부력이라고 생각하는 것입니다.
우리나라 찌를 판매하는 거의 모든 사이트가
봉돌무게를 찌의 부력이라고 표기하고 있는 것이 현실입니다.
지금부터 찌의 부력과 봉돌의 무게가 같은지를 확인해 보겠습니다.
-
부양체 (浮揚體) : [명사] 어떤 것에도 의지하지 아니하고 유체 속에 떠 있는 물체.
- ( 국어사전)
찌는 물에 넣으면 가라앉지 않고 수면에 떠오르게 됩니다.
그래서 찌는 부양체 입니다.
봉돌은 물에 넣으면 떠오르지 않고 가라앉게 됩니다.
그래서 봉돌은 부양체가 아닙니다.
부양체를 물속에 넣고 외부에서 다른 힘을 가하지 않는 상태에서는
부양체 자신의 무게와 똑같은 크기의 부력(buoyancy)을 받습니다.
무게가 5000톤인 배는 5000톤의 부력을 받아 수면에 떠있게 됩니다.
부양체 무게 = 유체로부터 부양체가 받는 부력
부양체인 찌와 비부양체인 봉돌을 잘 조합하여
간신히 떠오르는 부양체를 만드는 것이 바로 "찌맞춤" 입니다.(풍덩채비 예외!)
찌맞춤시 케미, 찌고무, 멈춤고무 등 여러가지 부품들이 들어가는데요,
여기서는 다른 부품들은 생략하고, 기본적인 찌와 봉돌간의 관계만을 언급하겠으며,
찌 + 봉돌 = 채비로 간주 하겠습니다.
채비를 흐르지 않는 일정수심의 물에 넣으면 수직으로 서있게 됩니다.
채비에 가해지는 힘은
첫째, "채비무게"(지구가 채비를 잡아당기는 힘↓)와
둘째, "채비가 받는 부력"(물이 채비를 밀어올리는 힘↑, 이하 "채비부력"이라 함)
그외 채비가 수면에 만나는 지점에서 표면장력에 의해 발생되는 장력(↑경우, ↓경우)이 존재하나 여기서는 언급하지 않겠습니다.
채비에 가해지는 두 가지 힘의 특징은
수직적인 힘으로서 방향이 서로 반대방향 입니다.
처음에 채비가 풍덩 가라앉았던 이유는
채비무게가 채비부력보다 크기 때문입니다.
봉돌을 조금씩 깍아 주면 채비무게가 감소하기 시작합니다.
봉돌을 깍는 행위는 채비무게를 감소시키기도 하지만,
미세하나마 채비부력(깍여나간 봉돌의 부피만큼)도 감소합니다.
그러나, 부력의 감소보다는 무게의 감소가 더 크기 때문에
지속적인 봉돌을 깍는 행위는
채비무게가 채비부력보다 작아지는 상태로 이어집니다.
이때 비로서 가라앉았던 채비가 수면으로 떠오릅니다.
채비가 떠오르다가 수면위로 채비의 일부가 노출되면
노출된부위의 부피만큼 채비부력이 감소하여
채비무게는 채비부력과 같아집니다.
이제 바닥에 가라앉았던 채비가 떠올라 일부가 수면위로 노출되었으므로
채비는 부양체가 되었습니다.
채비무게 = 채비부력 상태가 되었습니다.
낚시인의 취향에 따라 채비의 일부를 수면에 일치시키는 정도가 다릅니다.
케미 상부를 수면이 일치시키기도 하고,
때로는 케미중간, 케미고무 상부, 케미고무 하부, 찌톱1목, 찌톱5목 등에
수면을 일치시키는 것은 조사님들의 특징이기도 하지만,
낚시의 장르에 따라 다르기도 합니다.
어찌 되었든 채비가 가라앉지 않고, 채비의 일부가 수면위로 노출된 것은
채비가 부양체가 된 것입니다.
"부양체는 자신의 무게만큼 부력을 받는다" 는 부양체의 평형조건 상태에 있게 됩니다.
채비무게는 찌무게와 봉돌무게의 합 입니다.
채비무게↓ = 찌무게↓ + 봉돌무게↓ ---(1)
채비부력은 찌부력과 봉돌부력의 합입니다.
채비부력↑ = 찌부력↑ + 봉돌부력↑ ---(2)
채비무게(1) = 채비부력(2)
⇒ (찌무게 + 봉돌무게) = (찌부력 + 봉돌부력) ---(3)
⇒ 찌부력 = 찌무게 + (봉돌무게 - 봉돌부력) ---(4)
⇒ 찌부력 = 찌무게 + 봉돌의 물속무게 ---(5)
따라서 찌부력은 봉돌무게와 일치하지 않습니다.
찌부력 ≠ 봉돌무게
찌부력은 봉돌무게와 일치하지 않고,
위 수식 (5)번과 같이 찌무게와 봉돌의 물속무게의 합이 찌의 부력입니다.
3. 봉돌의 부력
'엥 봉돌에 무슨 부력이 있다고,,,,,'
우리는 물속에서 바위를 들어보면 생각보다 가볍다는 것을 실감하게 되는데요.
그 원인은 바위가 물속에서 부력을 받고 있다는 증거입니다.
공기중에서의 바위무게 - 물속에서 바위가 받는 부력 = 바위의 물속무게(겉보기무게)
공기중에 있던 봉돌도 물속에서는 가벼워집니다.
공기중의 봉돌무게 > 물속의 봉돌무게
공기중의 봉돌무게 - 봉돌이 물속에서 받는 부력 = 물속의 봉돌무게
위 공식 (4)에서 (5)번으로 넘어가는 관계를 이해하셨나요?
봉돌이 찌를 아래로 잡아당기는 힘은 봉돌의 무게가 아니라
봉돌의 겉보기무게 만큼 입니다.
4. 찌의 부양력
봉돌얘기에서 찌얘기로 넘어가겠습니다.
위 (3)번 공식을 다시 보겠습니다.
(찌무게 + 봉돌무게) = (찌부력 + 봉돌부력) ----(3)
이 공식에서 봉돌부력은 좌항으로, 찌무게는 우항으로 이항을 하겠습니다.
⇒ (봉돌무게 - 봉돌부력) = (찌부력 - 찌무게) ---(6)
⇒ 봉돌의 물속무게 = 찌의 부양력 ---(7)
찌를 물에 넣으면 수면에 누워서 떠 있습니다.
손가락을 동그랗게 오무려서 찌를 세워봅니다.
이때 손의 힘으로 찌를 누르거나 들어올리는 힘을 가하면 안됩니다.
찌는 몸통 어디엔가 수면에 일치한 상태로 떠 있게 됩니다.
위의 상태에서 찌는 수면위로 노출된 부분(상부)과
수면아래 잠긴부분(하부)으로 구분해 볼 수 있습니다.
찌는 부양체이므로 자신의 무게만큼 부력을 받고 있습니다.
이 상태에서 발생하는 부력은 찌의 하부가 물에 잠겨서 발생한 부력으로
이 상태의 부력을 표현하기가 마땅치 않아서
"1차부력" 으로 정의 하겠습니다. 양해바랍니다.
1차부력 = 찌무게
이때 찌를 낚시인이 원하는 위치(찌맞춤 위치)에 수면과 일치시키려면
손가락으로 찌를 누르면 됩니다.
손가락으로 찌를 누르는 힘 ---(8)
찌를 찌맞춤 위치를 수면에 일치시키는 또다른 방법은
찌다리 아래를 물속에서 찌맞춤된 봉돌이 잡아당기면 됩니다.
봉돌이 찌를 잡아당기는 힘 ---(9)
이는 봉돌의 물속무게와 같습니다.
작용과 반작용의 원칙에 의해 봉돌이 찌를 잡아당기는 힘은
찌가 봉돌을 들어올리는 힘(floatage)과 같습니다.
찌가 봉돌을 들어올리는 힘 ---(10)
이 힘은 찌맞춤시 수면에 노출된부분을 제외한 찌의 상부가 물에 잠기면서 발생한 부력 입니다.
이를 "2차부력" 으로 정의하겠습니다.
이를 "찌의 부양력(floatage)"이라 합니다.
찌맞춤시 찌의 부력(찌부력)은 1차부력과 2차부력의 합입니다.
찌부력 = 1차부력 + 2차부력
찌부력 = 찌무게 + 찌의 부양력 ---(11)
손가락으로 찌를 누르는 힘(8)은 봉돌이 찌를 잡아당기는 힘(9)은 똑같고,
찌가 봉돌을 들어올리는 힘(10)과 같습니다.
(8) = (9) = (10)
찌와 봉돌을 실로 연결하여 찌맞춤을 했을때
실에 걸리는 장력 ---(12) 라 하고,
찌맞춤시 각각의 힘은 아래와 같습니다.
(9) = (10) = (12)
봉돌이 찌를 잡아당기는 힘 = 찌가 봉돌을 들어올리는 힘 = 실에 걸리는 장력
⇒ 봉돌의 물속무게 = 찌의 부양력 = 실에 걸리는 장력
공식 (11)번의 찌의 부양력을 봉돌의 물속무게로 바꾸면
찌부력 = 찌무게 + 봉돌의 물속무게 ---(13)
엥 어디서 본것 같은데요?
네 (5)번공식과 같아졌습니다.
찌부력 = 찌무게 + 봉돌의 물속무게 ---(5)
찌부력 = 찌무게 + 봉돌의 물속무게 ---(13)
여기까지가 1번과 같이 제가 질문을 수정한 이유 입니다.
5. 수심에 따른 부력의 변화
왜 테스팅때 세팅완료 확인할때는 찌가 수면에 살짝 나올정도로 평행이 되면서
본격적으로 캐스팅할때 수심이 깊으면 찌가 위로 올라오는 것일까요?
찌맞춤할때나 깊은 수심에서 캐스팅할때나 수심이 깊은건 마찬가지 아닌가요?
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중력가속도가 존재하는 곳에서
유체(물)는 밀도와 깊이에 비례하게 압력이 발생합니다.
같은 밀도의 유체내에서는 깊어질수록 압력이 높아지고,
같은 깊이의 유체내에서는 유체의 밀도가 높을 수록 압력이 높아집니다.
이러한 유체속에서 임의의 물체가 존재할 때
물체의 상부와 하부는 반드시 수심차이가 발생합니다.
수심의 차이는 수압의 차이로 나타나고,
수압의 차이는 유체가 물체를 밀어내는 힘의 차이로 나타납니다.
즉 유체가 물체의 상부를 미는 힘보다 물체의 하부를 미는 힘이 더 크게 발생합니다.
물체의 상·하부를 미는 힘의 차이가 바로 부력(buoyancy)인 것입니다.
수심이 깊거나 얕은가에 관계없이
물체 상·하부의 수심차이는 항상 일정하고
수심의 차이 ⇒ 수압의 차이 ⇒ 힘의 차이 ⇒ 부력
따라서 물체가 받는 부력은
수심과 관계없이 유체속에 잠겨있는 한 변화하지 않습니다.
같은 밀도의 물이라면 찌맞춤을 양동이에서 하든, 목욕탕에서 하든, 저수지에서 하든
부력의 차이는 발생하지 않습니다.
6. 원줄의 영향
지금까지는 찌와 봉돌만을 가지고 설명을 하였습니다.
이제 찌와 봉돌을 연결하는 원줄에 대한 이야기를 해보겠습니다.
원줄은 종류에 따라 밀도가 다릅니다.
원줄의 밀도가 물보다 큰 경우는 가라앉고,(sinking) ---(A)
원줄의 밀도가 물과 같은 경우는 뜨지도 가라앉지도 않으며,(이런 줄은 찾기 힘듬) ---(B)
원줄의 밀도가 물보다 작은 경우는 뜨게 됩니다.(floating) ---(C)
현장에서 찌맞춤시 찌와 봉돌을 연결하는 원줄(아랫줄)의 길이는 보통 찌 길이보다 조금 긴정도로
50cm 내외 입니다.
그외 나머지줄(찌고무 부터 초릿대까지, 윗줄)은 찌맞춤에 크게 관여하지 않습니다.
아랫줄은 찌맞춤에 직접적인 영향을 미치는 요인으로
아랫줄 길이의 차이는 부력의 변화를 일으키고, 찌맞춤에도 영향을 미칩니다.
대낚시를 하는 경우에는 (C)형태의 줄은 잘 사용하지 않고 있으나
보기 드물게 플로팅줄을 사용하여 찌맞춤을 하고 봉돌을 현지 수심까지 내리면
질문자님과 같은 현상을 보입니다.
대부분 (A)형태의 줄을 많이 사용하고 있는 실정이고,
원줄 재질의 밀도에 따라 싱킹의 정도가 조금씩 다르게 나타나고 있어
밀도가 큰 카본줄은 질문과 같은 현상이 반대로 심하게 나타납니다.
찌의 부력(Buoyancy) = 찌무게 + 봉돌의 물속무게
봉돌의 물속무게 = 찌의 부양력(Floatage)
주저리 주저리 써보았습니다 만,
도움이 되셨는지 모르겠습니다.
오타나 설명이 부족한 부분이 있으면 알려주십시오.
긴 글 읽어주셔서 감사합니다.
