깜짝 과학실험

                                  강성기 지음 / 도서출판 바른사

 29. 코르크 마개는 어느쪽으로-1

 

   차를 타고 가다가 차가 갑자기 멈추면 우리의 몸은 앞으로 움직여지고, 멈추었던 차가 갑자기 출발하면 몸이 뒤로 젖혀 집니다. 즉 '움직이는 물체는 계속 움직이려 하고 움직이지 않고 정지해 있는 물체는 계속 정지해 있으려 한다.' 는 관성의 제 1 법칙이 있습니다.

 그러나 물의 압력차에 의한 다음의 놀이는 관성의 제 1 법칙과는 반대의 현상이 나타나게됩니다. 물의 압력차에 의한 부력이 관성의 법칙을 이긴것이라고 할까요?

 물론 눈에 보이는 것으로만 반대로 나타나지만 실제 과학 원리의 진리는 변함이 없답니다.

 

 

      

* 필요한 것은

 Pet병 , 실 , 코르크 마개 조각 , 물

 

* 어떻게 할까요?

 1. 코르크 마개 조각을 실에 연결하여 Pet 병에 넣어 매듭을 짓고 물을 넣어 뚜껑을 닫는다.

 2. Pet 병을 거꾸로 세위들어 코르크 마개를 연결한 실이 팽팽하게 한다.

 3. Pet 병을 오른쪽으로 갑자기 움직여 보자.

 4. Pet 병을 왼 쪽으로 갑자기 움직여 보자.  

 5. Pet 병을 오른쪽으로 천천히 움직이다 갑자기 정지 해 보자.

 6. Pet 병을 왼 쪽으로 처천히 움직이다 갑자기 정지 해 보자.

 

* 왜 그럴까요?

 차를 타고 움직이다가 차가 갑자기 정지 할때와 정지한 차가 갑자기 출발할 때 우리 몸의 움직임을 생각하여 비교해 보세요. 위의 실험은 이러한 관성의 움직임과는 반대의 방향으로 움직이게 됩니다.  

 즉 ①의 방향으로 갑자기 움직이면 코르크 마개는  ①의 방향으로 움직이고,

②의 방향으로 갑자기 움직이면 코르크 마개는  ②의 방향으로 움직이는 것을 관찰할 수 있습니다.

 또한 ①의 방향으로 천천히 움직이다 갑자기 정지하면 ②의 방향으로, ② 의 방향으로 천천히 움직이다 갑자기 정지하면 ①의 방향으로 움직이는 모습을 관찰할 수 있습니다.

 코르크 마개는 물 보다 비중이 작아 물위로 떠 오르려 합니다. 물 속에 떠 있는 코르크 마개가 정지해 있을 때 Pet병을 갑자기 ①의 방향으로 움직일 때 Pet 병속의 물도 ②의 방향으로 이동 하려고 하여 ②의 방향의 물의 압력이 높아 집니다.

 물의 압력이 높은 곳에서 낮은 쪽으로 작용하는 힘이 부력 입니다.

부력은 아래에서 위로만 작용하는 것이 아니고 물의 압력에 따라서도 작용 합니다.

 그러므로 코르크 마개의 관성은 부력을 이기지 못하고 Pet병이 움직이는 방향으로 즉 물의 압력에 따라서 움직이게 됩니다.

 

 위의 실험을 공기의 밀도와 관련지어 생각해 봅시다.

 수소 풍선은 가만히 놓아두면 위로 떠 오릅니다.즉 아래쪽의 공기의 밀도보다 수소풍선의 밀도가 낮기 때문에 공중으로 떠 오릅니다.

 밀폐된 공간에 수소 풍선을 매달고 앞쪽으로 움직이면 수소 풍선의 운동 방향은 어떻게 될까요? 앞쪽으로 움직이면 풍선은 앞쪽으로 움직이고, 뒤쪽으로 움직이면 풍선은 뒤쪽으로 움직입니다.이 같은 현상은 공기의 이동 방향이 밀폐된 공간의 움직이는 방향과 반대이기 때문에, 움직이는 방향 반대쪽 공기의 밀도가 낮아져 수소 풍선이 그림처럼 움직입니다.