실험으로 함께하는  발명놀이

                                                         강성기 지음 / 도서출판 바른사

제 2 장   놀면서 아이디어 번쩍 

  

  ▶  땡 굴 이

   비틀비틀 넘어질 것 같아도 넘어지지 않고 잘 돌아가는 팽이. 특히 전동기의 힘으로 돌아가는 팽이는 놀랍게도 멈추지 않고 계속 돌고 있는 것을 보게 됩니다.

또, 돌아가는 팽이를 자석에 거꾸로 붙이면 어떻게 될까요? 땅위에서 도는 팽이와 비교해 보세요.

우리가 쉽게 가지고 놀 수 있는 팽이, 필름통을 재활용하여 만들어 거꾸로 매달려 돌아가게 해봅시다

 

필요한 것은

필름통, 송곳, 꼬치용 대나무살, 칼, 전동기, 자석, 전지, 대못

어떻게 할까요

놀이1. [노래하며 돌아가는 팽이]

1. 필름통 뚜껑 한가운데 송곳으로 구멍을 뚫는다.

2. 필름통 밑바닥 한가운데에 구멍을 뚫는다.

3. 칼로 필름통의 옆면에 구멍을 낸다(구멍의 크기는 0.5∼1cm정도)

4. 필름통 뚜껑을 닫고 위에서 아래쪽으로 대나무살을 꽂는다.

5. 색종이를 잘라 예쁘게 붙여 보자.

6. 매끈한 책상이나 유리판 위에서 힘차게 돌려보자.

놀이2.[전동기로 돌리는 팽이]

1. 또다른 필름통의 밑부분에 압정을 꽂아 팽이의 축을 만든다.

2. 필름통의 윗부분 가운데에 송곳으로 구멍을 뚫는다.

3. 전동기에 전지, 전선을 연결한다.

 

4. 전동기 축을 필름통 구멍에 끼운 후 돌아가는 팽이를 살짝 바닥에 떨어뜨려 보자

놀이3.[자석에 거꾸로 매달려 돌아가는 팽이]

1. 대못에 둥근 자석을 붙여보자.

2. 전동기축에 끼워 돌린 팽이를 자석에 매달려 돌게 해보자.

생각해볼까요?

'맞을수록 잘 도는 것은 무엇일까?' 겨울철 민속 놀이로 즐기는 팽이를 두고 하는 수수께끼입니다. 돌아가는 팽이는 쓰러지지 않고 제자리에서 잘 돌지만, 돌아가는 힘이 약해지면 중심을 잃고 쓰러집니다.

우리가 만든 필름통 팽이는 꼬치용 대나무살을 중심으로 필름통과 함께 돌고 있는 것입니다. 이 돌아가는 필름통은 모두 원운동을 계속 유지하려고 하는 회전 관성이 작용하고 있기 때문에 쓰러지지 않고 계속 돌 수 있습니다.

돌아가는 필름통 팽이는 왜 울면서 돌아갈까요? 고무 호스를 손으로 잡고 빙글빙글 돌리면 호스 속의 공기가 떨려서 소리가 납니다. 마찬가지로 팽이가 돌아가면서 필름통 뚜껑의 옆면에 뚫어 놓은 구멍에 의해 통 속의 공기가 떨리기 때문에 소리를 내면서 돌아간답니다. 자석에 매달려 도는 팽이는 왜 더 오랫동안 돌 수 있을까요?

바닥에서 돌아가는 팽이는 중심을 잡기 위해 빠른 속력으로 회전해야만 중심을 잡고 오랫동안 회전할 수 있습니다. 즉, 회전 관성이 팽이를 쓰러지지 않게 하는데, 시간이 흐르면서 회전력이 점차 약해지면서 중심을 잃게 됩니다. 중심을 잃은 팽이는 더욱 회전력이 떨어져 정지하게 됩니다. 돌아가는 팽이의 회전운동과 팽이를 쓰러지지 않게 하려는 두 가지 힘이 작용해야만 합니다.

그러나 자석에 매달린 팽이는 원운동을 계속 유지하려는 회전 관성이 없어도 쓰러지지 않습니다. 그래서 더욱 오랫동안 회전할 수 있습니다. 즉, 팽이의 회전운동을 위한 한 가지 힘만 작용하기 때문에 더욱 오랫동안 돌 수 있답니다.

단순히 회전만 하는 팽이와 다른 점은 무엇일까 생각하며 다음의 물음에 답해봅시다.

팽이를 회전시키는 원동력은 무엇일까?

팽이의 회전축이 작용하는 곳은 어디일까? 어떠한 기능을 가지고 있을까? 팽이가 회전하면서 전구의 불이 들어오며 멜로디 소리를 내게 하려면 어떻게 하면 될까? 줄팽이가 회전할 때 전구불이 들어오게 하는 원리를 생각해 보세요. 팽이의 크기도 생각해 봅시다. 또, 어떤 원리를 이용할지, 어떤 재료를 사용할지 생각해보세요.