깜짝 과학실험

                                  강성기 지음 / 도서출판 바른사


 

25. 몇개로 때려야할까?

 

 '굴러온 돌이 박힌 돌 뺀다' 라는 속담이 있습니다. 굴러 온 돌이 박힌 돌을 빼지 못하는 경우는 어느 때일까요? 굴러 온 돌멩이의 크기가 작고 박힌 돌멩이의 크기가 커서,굴러온 돌멩이의 힘이 약한 경우에는 박힌 돌을 빼지 못 하겠죠.

 그러나 굴러 온 돌멩이의 힘이 약해 박힌 돌을 빼지 못하는 경우라도 그 힘은 박힌 돌에 그대로 전달됩니다. 즉 굴러 온 돌멩이가 충돌할 때, 돌멩이의 속도와 무게는 처음과 똑 같이 전해지는 운동량 보존의 법칙이 적용 되기 때문입니다.

 구슬 몇 개로 다음의 놀이를 하면서 위의 내용을 확인해 봅시다.

 

 

 

* 필요한 것은

  크기가 같은 유리 구슬, 칼, 가위, 자, 빨대, 나무 젓가락, 고무 밴드, 실, 셀로판 테이프

 

* 어떻게 할까요

[ 힘의 전달 방향을 알아보자 ]

  1. 구슬 한 개를 자리에 세워 놓고 다른 한 개의 구슬로 가운데를 맞추어 보자.

    -'가'의 구슬이 '나'의 자리에 멈추어 서고 '나'의 구슬이 튕겨 나가게 맞추자.

 2. 구슬 한 개를 자리에 세워 놓고 다른 한 개의 구슬로 비스듬히 맞추어 보자.

    -'가'의 구슬은 왼쪽으로,'나'구슬은 오른쪽 튕겨 나가게 맞추자.

 

[ 구슬 5개로 전달되는 힘의 크기를 알아보자 ]

      

 1. 빨대를 작게 잘라 셀로판 테이프로 붙인 구슬을 5개 만든다

 

 2. 나무 젓가락과 고무 밴드를 이용하여 그림과 같은 틀을 만든다.

 3. 빨대 사이에 실을 끼워 나무 젓가락 틀에 매단다.

 4. 5개의 구슬을 위와 같은 방법으로 실의 길이를 같게 붙여 매단다.

 5. 매달린 5 개의 구슬에서, 4개의 구슬을 붙혀놓고  1개의 구슬을 뒤로 당겼다 쳐 보자.  

    - 몇 개의 구슬이 튀어 나가는가?

 6. 세게도 쳐 보고 약하게도 쳐 보자.

 7. 3 개의 구슬을 붙여 놓고 ,2개의 구슬을 함께 쳐 보자.

    - 몇 개의 구슬이 튀어 나가는가?

 8. 4 개의 구슬이 튀어 나가게 하려면 어떻게 해야 할까?

 

* 왜 그럴까요?

   구슬 하나로 치면 반대쪽 구슬 하나가 튀어 나가고, 구슬 2개로 치면 반대쪽 구슬 2개가 튀어 나갑니다. 또한 세 개로 치면 반대쪽 구슬 2개와, 충돌한 세 개의 구슬중 맨 끝에 있는 한 개의 구슬이 더해져 결국 세 개의 구슬이 튀어 나갑니다.

 4개의 구슬이 튀어 나가게 하려면 어떻게 해야 할까요?

 네 개의 구슬을 함께 치면 반대쪽 구슬 1개와, 충돌한 네 개의 구슬중 맨 끝에서 부터 3개의 구슬이 더해져 네 개가 튀어 나갑니다.

 친 구슬의 개수와 튕겨져 나오는 구슬의 개수는 변하지 않습니다. 즉 처음에 친 구슬의 속도와 무게가 충돌에 의해 똑 같은 힘으로 전달됩니다. 이런 현상을 운동량 보존의 법칙이라 합니다.