깜짝 과학실험

                                  강성기 지음 / 도서출판 바른사


 33. 종이 컵의 과학

 

     종이 컵은 우리 주변에서 너무나 흔하게 사용하는 것이지만, 한 번 사용하고 나면 아무 생각 없이 쉽게 버리는 일회용품 입니다. 종이에 물을 담는다는 것을 아무도 생각하지 못했을 때 '거꾸로 해 보라'는 발명 착상법에 힌트를 얻어 발명된 아주 많이 사용되고 있는 물건 중의 하나 입니다. 그러나 지금은 환경오염의 원인이라 하여 일회용품을 줄여 가고 있습니다.

 한 번 쓰고 버리기엔 너무나 아까운 종이 컵을 이용하여 여러 가지 재미있는 실험을 하며 과학적인 놀이를 즐겨 보도록 합시다.

 

 * 필요한 것은

    종이컵 10개, 휴지, 숟가락, 목판 1 개, 칼, 가위, 성냥 알, 실, 송곳

 

* 필요한 것은?

  [ 닭소리 ]

 

  1. 종이 컵에 송곳으로 구멍을 뚫어 성냥개비를 끼워 넣고 실을 맨다.

  2. 종이 컵을 옆사람의 귀에 대고 실을 팽팽히 하여 화장지에 물을 조금 묻힌다.

  3. 두 손으로 화장지를 잡고, 물 묻은 화장지 사이에 실을 끼워 아래위로 움직이며      마찰시 켜 보자.

 

  [ 종소리 ]

  1. 숟가락에 2 가닥의 실을 매단다.

  2. 매단 2개의 실을 양쪽 귀에 대고 숟가락을 책상에 부딪혀 보자.

 

  [ 천둥소리 ]

  1. 실의 한끝을 귀에 대고 옆사람에게 팽팽히 당기게 한다.

  2. 옆 사람에게 손으로 실을 튕기게 하고 울리는 소리를 들어보자.  

 

  [ 종이컵 위에 올라서기 ]  

  1. 종이컵 4개를  맞추어 4 방향으로 놓는다.

  2. 종이컵 위에 나무판을 올려놓고, 나무판 위에 조심스럽게 올라서 보자.

  3. 위의 실험이 성공되었으면 종이컵 3 개를 이용하여 올라서기에 도전하여 보자.

 

 * 왜 그럴까요?

  [ 소리 ]

  소리를 전해 주는 물질을 '소리의 매질'이라 합니다. 보통은 공기 중에서 전달되지만 공기 외에도 물이나 철,  나무, 유리, 플라스틱 등을 통해서도 소리는 전달됩니다.

 한쪽 끝에 줄을 매달아 길게 잡고 손등으로 힘껏 치면 출렁거리며 휘어지는 골짜기가 생깁니다. 손등으로 힘껏친 줄은 같은 자리에서 흔들리며 흔들리는 골짜기가 옆으로 계속 이어지며 진동을 전해 주고 있습니다. 이와같이 흔들리는 줄의 골짜기가 옆으로 전해지듯 소리도 공기의 떨림에 의해 전해집니다. 공기의 떨림을 진동이라 합니다.

 숟가락을 부딪혔을 때 실을 타고 전해지는 소리는 웅장한 종소리처럼 들립니다. 이것은 실이라는 매질을 통해서 소리가 전달되기 때문에 더욱 잘 들린답니다. 실의 길이를 길게 하여 종소리를 내보고 짧게 하여 소리를 들어보세요. 실을 팽팽하게도 느슨하게도 잡아 보면서 해 봅니다.

 그 진동은 가늘고 약해서 눈으로 확인하기가 어렵겠지만, 줄을 힘껏 치면 출렁거리며 휘어진 골짜기가 마치 파도가 타고 나갔던 것처럼 실을 타고 전해집니다.

 물 묻힌 휴지를 실에 꼭 잡고서 마찰시키면 위와 같이 마찰음이 실을 타고 전해져 '꼬꼬야 닭 울음소리가 들릴 것입니다.   

 

  [ 종이 컵 위에 올라서기 ]

 우리가 흔히 사용하는 종이 컵은 한 손으로 찌그러뜨릴 수 있을 만큼 약합니다. 그렇지만 4개의 종이 컵을 사용해 힘의 분산을 이용하면 약한 종이 컵위에 올라설 수 있답니다. 종이 컵 4개에 무작정 올라 선다고 해결될 일이 아니죠. 어떻게 하면 될까요?

 종이 컵위에 나무 판지를 올려 힘을 받는 면적을 넓히면 압력의 세기가 작아 진답니다.

 4개의 종이 컵을 4 방향으로 잘 배열해 놓고 그 위에 나무 판지를 올리고 조심조심 한발.. 또 조심조심 한발씩 올라서 보세요.   

 종이컵 4개로 도전하여 성공하였으면 3개로, 2개로 점점 종이 컵의 갯수를 줄여 도전해 보세요. 종이컵 1 개는 약21Kg의 무게를 견딜 수 있습니다. 달걀 위에서 올라설 수 있는 방법도 연구해 보세요.

 가끔씩 T V 마술 쇼에서  달걀 위에 올라서는 장면을 볼 수 있는데 이것 역시 힘의 받는 면적을 넓혀 압력의 세기를 줄이는 방법을 사용한 마술이 아닌 과학의 원리랍니다.