깜짝 과학실험

                                  강성기 지음 / 도서출판 바른사


 32. 떴다 가라 앉았다

 

  물고기의 몸에는 부레라는 비닐 모양의 주머니가 있습니다.  또한 잠수함에는 벨러스트라는 통이 있는데 이는 잠수함의 어떤 움직임과 관계가 있을까요?

 물고기와 잠수함은 물위에 떴다 가라앉았다 하면서 물 속과 물 바깥을 자유로이 움직입니다.

물고기의 부레와 잠수함의 벨러스트통은 어떤 역할을 할까요?

 플라스틱 음료수병속을 자유스럽게 오르락내리락 하는 잠수함을 만들어 이들의 원리를 알아봅시다.

 

 

 

 * 필요한 것은

 페트병 3 개, 화장품 샘플용 병 1 개, 빨대, 고무 찰흙,  칼, 송곳, 가위

 

 * 어떻게 할까요?

             

1. 가위를 이용하여 빨대를 5-7cm 길이로 자른다.

 2. 빨대에 고무 찰흙을 붙여 모형 잠수부를 만든다.

 

 3. 고무찰흙으로 빨대의 윗 부분을 붙여 막는다.

 4. 만든 빨대 모형 잠수부가 물위에 겨우 뜰 수 있게 고무 찰흙의 양을 조절한다.

 5. 이 때 빨대와 고무 찰흙 대신에 화장품 샘플용 병을 이용하면 더욱 오래 사용할 수 있는 잠수부를 만들 수 있다.(작은 병 뚜껑을 열어 물의 양을 조절하여 넣으면서 물      위에  거꾸로 띄워, 겨우 뜰 수 있는 상태가 되게 한다.)

 6. 페트병에 물을 가득 넣는다.

 7. 고무 찰흙으로 빨대의 구멍을 막은 쪽이 위로 가게 빨대 모형 잠수부를 넣는다.

  8. 뚜껑을 덮고 페트병의 옆 부분을 두 손으로 눌러 보자.

 9. 힘껏 눌렀는데도 모형 잠수부가 움직이지 않으면 고무 찰흙의 양을 다시 조절하고  화장품 샘플 병의 경우에는 병 속의 물의 양을 다시 조절해 보자.  

 

 * 왜 그럴까요?

 이 실험에서 중요한 것은 빨대에 붙이는 고무찰흙의 양입니다. 적당한 양을 붙여야만 쉽게 뜨고 가라앉을 수 있습니다.

 페트병의 양쪽 옆을 누르면 모형 잠수부가 밑으로 가라앉고 다시 손을 놓으면 떠오릅니다. 페트병의 양쪽 옆을 누르면 병안의 압력이 세어져 빨대 속으로 물이 더 들어가 무거워져서 빨대가 가라앉습니다. 또한 다시 손을 놓으면 빨대 속으로 들어간 물이 빠져 나옴으로써 가벼워져 다시 물위로 떠오릅니다. 이때 들어갔다 나오는 물은 아주 적은 양이므로 손으로 눌렀다 뗐다 하면서 자세히 관찰해야 합니다.  

  빨대 속에 들어 있는 공기는 부력을 받는데, 부력이 중력 보다 크면 떠오르고 중력 보다 작으면 가라앉습니다. 페트병의 양옆을 눌렀을 때는 수압이 커져서 빨대 안의 공기를 밀어 올려 빨대 안으로 물이 들어가 부력이 작아져 가라앉고, 다시 놓으면 빨대 안의 물이 줄어들어 부력이 커지므로 떠오르게 되는 것입니다.

 위 실험에서 부력을 받는 물질은 빨대 속의 공기이며 그 부피에 따라 부력이 커지기도 하고 작아 지기도 합니다. 이렇게 공기의 부피에 따라 물 속에서 떴다 가라앉았다 하는 것을 부침자 라고 합니다.

 위와 같은 원리를 이용해 물고기나 잠수함도 부레나 벨러스트통속의 공기와 물의 양을 조절하여 물 속에 가라앉거나 물위로 떠오른답니다.