실험으로 함께하는  발명놀이

                                                         강성기 지음 / 도서출판 바른사

제 1 장   빨대로 배우는 발명

  ▶ 빨 대 로  장 난 감을

   우리가 사용하는 많고 많은 생활 용품 중에서 음료수를 마실 때 사용하는 빨대. 가장 단순하고 흔한 것 중의 하나인 빨대를 가지고 아주 멋진 발명품을 만들 수가 있답니다. 우리 함께 만들어 볼까요?

[빨대 피리 만들기]

필요한 것은

빨대(굵기가 다양할수록 좋음), 가위, 셀로판 테이프, O.H.P필름

어떻게 할까요

1. 빨대의 한쪽 끝을 옆으로 비스듬히 자른다.

2. O.H.P필름을 나뭇잎 모양으로 자른 후 빨대의 끝에 셀로판 테이프로 붙인다.

3. 빨대를 입술로 가볍게 물고 소리가 자연스럽게 날 때까지 불어본다.

4. 가위로 빨대를 조금씩 잘라내면서 소리의 크기와 높이가 어떻게 변하는지 불어본다.

[빨대로 악기 만들기]

1. 길이가 다른 빨대 피리를 여러 개 만들어서 옆으로 나란히 붙인다.

2. 입에 닿는 부분을 서로 높이가 같게 한다(그래야 불기에 편리하다).

3. 여러 개를 연결하여 간단한 노래를 연주할 수 있도록 연습을 해보자.

[빨대 리코더 만들기]

1. 굵기가 굵은 빨대 하나로 빨대 피리를 만든다.

2, 그림과 같이 리코더처럼 같은 간격으로 구멍을 뚫는다.

3. 간단한 노래를 연주할 수 있도록 연습해 본다.

 

[볼펜깍지 리코더 만들기]

1. 볼펜깍지로 피리를 만든다.

2. 그림과 같이 리코더처럼 같은 간격으로 구멍을 뚫는다.

[노래하며 춤추는 풍선]

1. 볼펜 깍지 리코더를 그림과 같이 풍선 속에 절반 정도 넣고, 고무줄로 고정시킨다.

2. 볼펜 깍지로 풍선을 분 다음 하늘로 던져보자.

생각해볼까요?

여러분은 지금 빨대를 이용해 발명을 한 것입니다. 아주 초보적인 수준이긴 하지만요. 세상에 없는 새로운 물건을 만들어 인류에 공헌한 위대한 업적을 남긴 사람들도 아주 쉬운 것에서부터 발명의 원리를 깨우쳤고, 끝까지 노력하는 실천 의지가 강했답니다. 발명은 전문가들만 하는 어려운 일이 아니라. 여러분들도 아주 쉽게 할 수 있는 일입니다. 주변에서 쉽게 구할 수 있는 것으로 새로운 것을 만들어 내는 것이 곧 발명입니다.

가장 단순하며 흔한 것 중 하나인 빨대를 아무 생각없이 음료수를 마실 때만 사용하는 사람이 많지요? 그러나 여러분들 중에는 빨대를 가지고 여러 가지 장난을 해본 사람들도 많을 것이라 생각됩니다.

빨대에서 소리가 나는 것은 빨대에 부착되어 있는 리드가 공기의 강한 흐름으로 인해 빠른 속도로 흔들리기 때문에 아름다운 소리가 날 수 있었던 것입니다. 여러분은 바로 그 원리를 응용하여 새로운 발명품을 만들 수 있었습니다.

우리가 가정이나 학교에서 사용하는 것의 거의 모두가 발명품이고, 이 발명품의 대부분은 과학의 원리를 응용한 발명품입니다. 결국 '왜'라는 의문을 가지고 사물을 바라보는 사람은 속에 숨어 있는 과학의 원리를 이해하게 되고, 그것으로부터 자신만의 독특한 발명품을 고안해 낼 수 있게 되는 것입니다.

지금은 빨대 피리를 더해 악기를 만들었지요? 그럼 이제 좀더 수준 높고 독특한 나만의 발명품에 도전해보세요.

[빨대를 이용한 비눗방울 놀이]

필요한 것은

빨대, 필름통, 비누용액, 종이컵, 깔대기, 고무줄

어떻게 할까요

1. 필름통 밑판의 가운데 부분에 빨대를 끼운다.

2. 빨대를 끼운 필름통에 비누 용액을 묻혀 불어보자.

3. 마찬가지로 종이컵에 끼워 비누 용액을 묻혀 불어서 비눗방울을 만들어보자.

4. 깔대기에 비누 용액을 묻혀 비눗방울을 만들어 보자.

5. 10∼15개의 빨대를 고무줄로 묶어 비눗방울을 만들어 보자.

[악기놀이]

1. 필름통 호루라기

필요한 것은

직경이 6mm인 빨대, 필름통3개, 셀로판 테이프, 칼, 가위, 수수깡

어떻게 할까요

1. 필름통 1개를 윗부분에 구멍을 뚫는다.

2. 필름통 안에 수수깡을 잘라 넣고 뚜껑을 닫는다.

3. 구멍을 낸 곳에 빨대를 45°각도로 기울여 갖다대고 불어 보자.

2. 삘릴리 화음 리코더

1. 필름통 1개에 구멍을 하나 크게 뚫는다.

2. 다른 필름통 하나에 같은 간격으로 두 개의 구멍을 뚫는다.

3. 필름통 두 개의 입구를 마주대고 셀로판 테이프를 붙인다.

4. 빨대를 잘라 필름통의 구멍 위에 45°각도로 세우고 밑에 수수깡을 끼워 고정시킨 후 셀로판 테이프로 붙인다.

5. 소리를 내보자.

★ 잠깐 생각해 볼까요?

① 구멍을 2개 뚫으면 어떤 소리가 날까?

② 구멍을 반만 막으면 어떤 소리가 날까?

③ 구멍의 간격은 어떤 의미가 있을까?

④ 필름통의 밑에 구멍을 뚫는다면 어떤 소리가 날까? 악기에서 '도레미파….' 소리가 날 수 있는 원리는 무엇일까?

[새소리 뿜뿜뿜]

1. 유리병 단소

필요한 것은

주스병 여러 개, 물

어떻게 할까요

1. 주스병을 잡고 유리병의 윗부분에 90°각도로 입을 대고 입김을 불어 본다.

2. 주스병에서 나는 소리를 들어 보고 물을 조금 붓는다.

3. 다시 소리를 내보고 소리의 차이를 이야기해 보자.

4. 물을 조금씩 더 넣어 보며 소리를 내보자.

2. 필름통 리코더

필요한 것은

송곳, 가위, 필름통, 빨대

어떻게 할까요

1. 송곳과 가위를 이용하여 필름통의 뚜껑에 빨대가 간신히 들어갈 정도의 구멍을 뚫는다.

2. 빨대를 살짝 잘라 반은 붙어 있고 반은 떨어져 있게 만든다.

3. 뚜껑을 닫고 빨대를 물고 각도를 달리하여 불어본다.

3. 쪼로롱 분무기

필요한 것은

필름통, 빨대, 물, 도화지

어떻게 할까요

1. 도화지로 사람 얼굴 모양을 만든다.

2. 필름통 위에 붙인다.

3. 위의 필름통 안에 물을 가득 채운다.

4. 빨대를 구부려 ㄱ자로 만든 후 한쪽을 물에 담근다.

5. 빨대의 다른 끝을 입에 물고 불어본다.

6. 빨대의 꺾여진 각도에 따라 다양한 새소리를 낼 수 있다.

★ 새소리를 내보면 마치 사람이 입에서 새소리를 내는 것처럼 들린다. 빨대의 꺾인 정도를 90°각도로 유지하며 힘차게 불면 필름통 안의 물이 빨대를 타고 올라와 분무기처럼 물이 빨대 밖으로 흩어져 나온다. 이 실험을 햇빛에 비추어 하면 아련한 무지개를 볼 수 있다.

생각해 볼까요?

새소리가 나는 이유는 빨대 속의 제한된 공기와 입에서 나오는 공기가 물과 만나 마찰과 진동을 일으켜 만들어지는 소리의 마술이지요. 소리란 어떤 물질이 떨리면서 나오는 것인데 이 떨림을 전달해 주는 것을 '매질'이라고 합니다.

소리를 들을 수 있는 것은 공기라는 매질을 통해 소리가 전달되기 때문이에요. 유리병이나 필름통에서 소리가 난 것도 모두 공기가 진동되어 나온 소리예요.

공기보다는 물이, 물보다는 나무가 더 소리의 전달 속도가 빠르답니다. 만약에 우주 공간이라면? 우리는 소리를 들을 수 없을 거예요. 왜냐면 우주에는 소리를 전해 줄 매질이 없으니까요.

빨대를 90°각도로 놓고 힘차게 불면 필름통 안에 있던 물이 솟아올라 밖으로 뿌려지는 까닭은 뭘까요? 그것은 빨대 위의 공기의 흐름이 빨라져서 상대적인 저기압이 되었기 때문입니다. 그래서 빨대 속의 물이 저기압 쪽으로 차고 올라오게 되죠. 이것이 분무기의 원리예요. 또한 비행기가 뜰 수 있게 해주는 양력의 원리이기도 하죠.

동전 밑에 얇은 종이를 놓고 동전을 들어서 입김을 동전 옆으로 불어 보세요. 종이가 어떻게 움직일까요? 종이가 '부웅'하고 동전 쪽으로 떠오르는 현상을 관찰할 수 있답니다.

이것 역시 동전 주위의 공기를 밀어내어 상대적인 저기압이 생겼기 때문인데, 종이는 바람에 날아가지 않고 저기압이 형성된 동전 쪽으로 떠오르지요. 활주로를 힘차게 달리던 비행기가 어느 순간 부웅 떠오르는 것처럼 말이에요.

공기의 흐름이 빠른 쪽, 즉 저기압 쪽으로 물체가 움직이는 현상을 이용한 것에는 어떤 것이 더 있을 지 한번 생각해 봅시다.

유리병 속에 물을 조금씩 채우고 불었더니 소리가 조금씩 달라졌습니다. 그 이유는 무엇일까요?

필름통 리코더에 구멍을 뚫어 봅시다. 어떤 소리가 나나요? 구멍을 반만 막고 소리를 내봅시다. 또 구멍을 모두 막고 소리를 내 봅시다.

새소리를 내는 분무기를 만든 후 분무기의 원리를 응용한 필름통 안에 잘게 자른 종이를 넣어 불어 보세요.

[노래하는 비행기]

필요한 것은

굵은 빨대와 가는 빨대, 셀로판 테이프, 가위, O.H.P 필름

어떻게 할까요

1. 굵은 빨대에 리드를 붙여 소리가 나게 해보자.

2. 빨대를 4cm정도 잘라 빨대 끝부분에 가위를 넣어 네 갈래로 자른다.

3. 네 갈래의 빨대를 십자 모양으로 펼치고 갈래를 비틀어 프로펠러를 만든다.

4. 프로펠러에 가는 빨대를 끼우고 끝부분은 셀로판 테이프를 감아 날개가 빠지지 않도록 매듭을 지어 준다.(이때 매듭과 프로펠러 사이에 작은 빨대조각을 끼워 프로펠러가 잘 돌 수 있게 한다).

5. 프로펠러를 끼운 가는 빨대에 셀로판 테이프로 리드를 붙인다.

6. 굵은 빨대를 입에 물고 바람을 불어넣어 프로펠러를 회전시켜보자

7. 마분지나 압축 스티로폼으로 비행기 몸체를 만들어 프로펠러 비행기를 만들어보자.

생각해 볼까요?

빨대를 자른 다음 펼쳐서 프로펠러를 만들었는데, 3∼5cm정도로 좀 큰 것도 만들어 보세요. 두 개의 날개를 가진 프로펠러를 만들어 불어도 잘 돌아갑니다. 또, 프로펠러의 끝부분에 셀로판 테이프를 붙여서 좀더 크게 만들어 부는 것도 재미있지만 대신 천천히 돌아간답니다.

굵은 빨대에서 나오는 공기는 가는 빨대의 프로펠러를 지나가면서 프로펠러가 회전하게 되며, 프로펠러의 비틀어진 정도에 따라 회전이 달라진답니다. 프로펠러의 비틀어진 방향은 물론 같아야겠지요?

또, 빨대에서 나오는 공기의 양에 따라서도 달라지겠지만 너무 세게 불면 회전하지 않는 경우도 있답니다. 만약에 프로펠러를 반대 방향으로 비틀면 어떻게 회전할까요? 굵은 빨대에 리드를 붙였기 때문에 피리 소리를 내면서 프로펠러가 회전하게 됩니다.

이렇게 피리 소리를 내면서 회전하는 프로펠러에 압축 스티로폼으로 만든 비행기를 붙인다면 노래하는 비행기를 만들 수 있겠지요?

어때요, 주변에서 구하기 쉬운 빨대를 가지고 재미있는 장난감을 많이 만들 수가 있지요?

자, 이제 여러분이 과학의 원리를 이용해서 더 발전된 장난감을 많이 만들어 보세요.

전 체 내 용 보 기