깜짝 과학실험

                                  강성기 지음 / 도서출판 바른사

6. 공기들의 달리기 경주

 

    우리 생활에는 공기의 흐름을 이용한 것들이 너무나 많습니다. 빨대를 이용해 음료수를 먹는다든지, 스프레이를 이용해 물을 뿜어 잔디나 나무에 물을 준다든지, 4-500명의 사람을 태운 무거운 비행기가 하늘을 날 수 있는것등이 그 좋은 예 중의 하나 입니다.

   우리가 살아가기 위해 숨을 쉬면서도 공기의 중요함을 깨닫지 못하듯이, 공기를 이용해서 살아가면서도 간단한 원리를 쉽게 알지 못하고 지나가는 경우가 많습니다.

   몇 가지 놀이를 하면서 공기의 흐름에 따른 여러가지 현상을 알아 봅시다

 

 * 필요한 것은

  종이 2 장, 연필 2 자루, 풀, 탁구공(또는 달걀 껍데기와 같은 가벼운 물체) 2개, 실    2M, 셀로판 테이프 약간, 막대 1 개, 깔때기 1 개 ,탁구공 2개

 

* 어떻게 할까요

 [ 종이 끌어 올리기 ]

             

1.그림과 같이 연필에 종이를 감은 다음, 풀로 붙인다.

 2.종이 위에 입을 대고 바람을 불어보자.

    종이는 어떻게 되는가?

   

 [ 끌려오는 종이 ]

 

1.종이 2 장을 각각의 연필에 붙인다.

 2.그림과 같이 종이 2 장을 마주 들고, 그 사이에 입으로 바람을 세게 불어 보자.

   두 종이는 어떻게 되는가?

 

 

 

 [ 서로 붙는 탁구공 ]

  

1.길이 1M 되는 실에 탁구공을 각 각 1 개씩 셀로판 테이프로 붙인다.

 2.두 탁구공의 사이가 10CM정도 떨어지게 하여 같은  높이에 매단다.      

 3.두 탁구공이 움직이지 않을 때 까지 기다린다.

 4.두 탁구공 사이에 얼굴을 가까이 하고, 빨대로 바람을 힘껏 불어 보자.

   두 탁구공은 어떻게 되는가?

 

 [ 떨어지지 않는 탁구공 ]

    

 

1.그림과 같이 깔때기 밑에 탁구공을 손으로 받치자.

 2.깔때기 위쪽에서 바람을 세게 불면서 탁구공에서 손을 떼어 본다.

 3.이번에는 깔때기 속에  탁구공을 넣어 그림과 같이 하자.

 4.깔때기 속으로 바람을 세게 불어보자.

    탁구공은 어떻게 되는가?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

* 왜 그럴까요?

  스위스의 수학자 다니엘 베르누이 (Daniel Bernoulli)가 발견한 '베르누이의 원리'는 유체 (공기 혹은 물갈은것)의 흐르는 속도가 증가 되면 그 유체 내부의 압력은 감소 한다는 것입니다. 위의 실험 결과는 이와 같은 베르누이의 원리로 설명할 수 있습니다.

   

 종이 위로 흐르는 빠른 속도의 공기 때문에 윗부분은 압력이 낮아지고(저기압) 밑부분  은 상대적으로 압력이 높아지게 되어(고기압), 종이를 밀어 올려 거의 수평을 이루게    합니다. 비행기 날개의 단면을 살펴 보면,날개의 위쪽은 볼록한 모양으로 되어 있어 공기가 빨리 흐르게 되어 압력이 낮아져 날개밑의 공기가 날개를 밀어 올려, 비행기가 뜰 수 있습니다.

 두 장의 종이 사이에 공기를 불어넣게 되면, 두 종이 사이의 정상적인 기압은 감소하게  됩니다. 따라서 두 장의 종이 외부의 압력에 의해 서로 가깝게 달라 붙습니다.탁구공이 가깝게 달라 붙는것도 이와 같은 원리로 설명 할 수 있습니다.

 깔때기 속의 탁구공의 경우에도, 깔때기 윗부분의 공기의 속력이 깔때기 바깥 보다 빨라져서 기압이 낮아지므로 탁구공이 깔때기의 목부분으로 빨려 들게 되는것 입니다.

 수조에 모래를 담아 나무판 2개를 넣어 가운데의 모래를 퍼내면 2 개의 나무판은 어떻게 될까요?

 다음의 그림을 보면서 생각해 봅시다.

 양쪽에서 미는 모래의 힘에 의해 가운데로 밀려들게 됩니다.

나무판을 공에, 퍼내는 모래를 빨리 흐르는 공기, 양쪽에서 미는힘을 고기압,가운데로 밀리는 힘을 저기압에 비교해 생각 해 봅시다.