실험으로 함께하는  발명놀이

                                                         강성기 지음 / 도서출판 바른사


제 2 장   놀면서 아이디어 번쩍 

 


▶  수상보트

   무더운 여름날 시원한 물줄기를 뽀얗게 가르며 신나게 질주하는 수상보트

스크류가 물에 닿지 않아 비록 시원한 물줄기를 뿜어내지는 못하지만, 회전하는 프로펠러의 의한 공기의 작용과 반작용을 이용한 수상보트를 즐겨 봅시다.

 

필요한 것은

전동기 장치, 스티로폼, 고무줄, 칼

어떻게 할까요

1. 스티로폼을 배 모양으로 자른다(가로 5cm, 세로 10cm정도로 모양은 자유롭게).

2. 배 모양으로 자른 스티로폼 판 위에 작은 스티로폼 조각을 4장 정도 겹쳐서 붙인다(양면 테이프나 스티로폼 본드 이용).

3. 배의 앞머리 부분에 건전지를 끼운 건전지 끼우개를 부착시키고 뒤쪽 높은 부분에 전동기를 부착시킨다.

4. 전동기의 축에 프로펠러를 부착한다(전동기와 건전지를 부착할 때 배의 균형을 잘 생각하여 균형을 맞추어야 하며 프로펠러가 물이나 스티로폼에 닿지 않도록 주의한다).

5. 책받침 조각을 삼각형으로 잘라 방향키를 만들어 배의 뒷부분에 붙인다.

6. 완성된 보트를 물이 담긴 수조나 욕조에 띄운다.

7. 집게 달린 전선을 이용하여 건전지와 전동기를 연결하여 수상보트를 움직여 보자.

생각해 볼까요?

물은 물체를 뜨게 하는 부력을 가지고 있습니다. 스티로폼은 물에 아주 잘 뜨는 물체입니다. 그리고 물을 잘 흡수하지 않습니다. 그래서 장난감 배를 만드는 재료로는 가장 좋다고 할 수 있습니다. 하지만 재료의 강도를 나타내는 내구성이 약한 것이 흠입니다.

회전하는 프로펠러는 어떤 원리로 배를 움직이게 할까요? 프로펠러 비행기의 원리와 같은 이치랍니다. 프로펠러의 날이 회전하면서 공기를 배의 뒤쪽으로 밀어냅니다. 이때 뒤쪽으로 공기를 미는 것을 '작용' 이라고 하고 밀어낸 힘과 같은 크기의 힘으로 배를 앞으로 나아가게 하는 것을 '반작용'이라고 합니다.

즉, 프로펠러가 공기를 뒤쪽으로 밀어내는 힘과 같은 크기의 힘이 배를 앞쪽으로 밀어내기 때문에 배가 앞으로 나아갈 수 있답니다.

프로펠러 날의 각도를 조절하면 밀어내는 공기의 양을 조절할 수도 있기 때문에 배의 속도를 빠르게 또는 늦게 진행하게 할 수도 있습니다.

우리가 만든 프로펠러 비행기나 수상보트는 건전지의 극을 바꾸어 연결하면 프로펠러가 반대로 회전하기 때문에 뒤로 움직입니다.

번쩍 아이디어 잠깐!

프로펠러 날의 각도에 의해 수상 보트의 진행 속도가 크게 달라집니다. 또한 전동기의 회전하는 방향에 따라 보트의 진행이 앞뒤로 바뀌는데, 그 이유는 무엇일까요?