실험으로 함께하는  과학놀이

                              강성기 지음 / 도서출판 바른사

제 4 장   움직이는 장난감

1.  수력증기 회전엔진

 

  자동차가 움직이기 위해서는 휘발유가 필요하고 바람개비가 회전하기 위해서는 바람이 필요합니다.

  즉, 어떤 물체가 움직이기 위해서는 에너지원인 동력(힘)이 필요합니다. 물이 흐르는 힘과 증기의 힘을 이용하여 캔을 회전시키면서 에너지원인 동력을 알아봅시다.

              

? 필요한 것은

빈 캔 1개, 건더기 없는 음료수가 든 캔 1개, 송곳, 실, 가열 장치(양초나 알코올 램프)

? 어떻게 할까요

[놀이1. 수력 엔진]

1. 빈 캔의 밑부분에 송곳으로 구멍을 뚫는다. 구멍을 뚫을 때는 송곳을 캔의 구멍에 꽂아 한 쪽으로 뉘어 눌러서 구멍의 방향이 비스듬하게 한다(구멍의 크기가 너무 크지 않도록 조심한다).

               

2. 캔의 반대쪽에도 같은 방법으로 구멍을 뚫는다.

3. 캔의 양쪽 윗부분에 구멍을 뚫어 실을 매단다.

4. 고무 찰흙으로 구멍의 양쪽을 막고 물을 가득 넣는다.

5. 캔의 양쪽 윗부분에 구멍을 뚫어 매단 실을 손으로 들고 캔의 구멍에 붙인 고무 찰흙을 떼어내어 캔의 움직임을 관찰해 보자.

[놀이2. 증기 엔진]

1. 마개를 뜯지 않은 캔 음료수의 중간 부분에 송곳으로 구멍을 뚫고 안의 내용물을 모두 비운다(구멍의 크기가 너무 크지 않도록 조심한다).

2. [놀이 1 수력 엔진]의 2, 3, 4의 방법과 같이 한다.

3. 캔의 구멍으로 물을 1/4정도 넣어 스탠드에 매단다.

4. 알코올 램프에 불을 붙여 보자(엄마의 도움을 받아서 가스 레인지 위에 장치해 보자).

 

? 왜 그럴까요?

캔에 붙인 고무 찰흙을 떼어내는 순간 구멍에서 물이 흘러 나오고, 물이 흘러나오는 반대 방향으로 회전하기 시작합니다. 만약 캔의 구멍을 비스듬히 뚫지 않고 똑바로 뚫었다면 구멍으로 물은 나오지만 회전은 하지 않을 것입니다.

캔 속에 물을 넣어 가열하면 어떻게 될까요?

물이 가스 레인지나 알코올 램프에 의해 가열되면 수증기가 뿜어져 나오면서 캔은 빙글빙글 돌아갑니다. 시간이 지날수록 '칙칙칙' 소리를 내면서 힘차게 회전합니다.

이와 같은 방법으로 쏟아져 나오는 증기의 힘을 이용하여 증기 기관차나 증기배와 같은 교통 운송 수단으로 활용되는 것은 물론 근대 산업혁명을 더욱 가속화했습니다.

캔이 오랫동안 계속 회전하게 되면 실이 꼬여지게 되어 잘 돌지 않을 수도 있습니다. 이때는 낚시줄과 낚시 바늘을 연결해 주는 작은 고리를 실과 실 사이에 연결해 사용하면 실이 꼬이지 않고 계속 회전시킬 수 있습니다.