함께하는 과학세상-오르락내리락! 플러스펜 잠수함

잠수함이 바다 속을 자유롭게 헤쳐나가는 모습은 신기하기만 하다.

무거운 잠수함은 어떻게 가라앉았다 다시 떠오를 수 있을까? '플러스펜 잠수함'을 만들어 궁금증을 풀어보자.

♣준비물 : 투명페트병, 뚜껑 달린 플러스펜 , 컵, 철사, 고무찰흙, 펜치, 30cm자

♣만드는 방법

1. 뚜껑 달린 플러스펜을 7cm 정도, 지름 1㎜ 정도의 철사를 17cm 정도의 길이로 자른다.

2. 플러스펜 아래 부분을 철사로 여러 번 감는다.

3. 플러스펜 안쪽에 공기가 있는 상태로 물이 담긴 컵 속에 넣는다.

4. 플러스펜이 물에 조금 뜰 정도가 되도록 철사나 고무찰흙을 이용하여 높이를 조절한다.

5. 페트병에 물을 4/5정도 채운 다음, 플러스펜 잠수함을 페트병에 넣고 뚜껑을 닫는다.

♣알아봅시다

1. 완성된 잠수함을 넣은 페트병을 두 손으로 눌러보자. 또 페트병을 누른 손을 놓아보자. 어떻게 될까?

2. 플러스펜 잠수함이 오르락내리락하는 이유는 무엇일까?

♣왜 그럴까?

페트병을 손으로 누르면 압력이 증가하여 플러스펜(잠수함) 안의 공기 부피가 줄어들게 된다.

따라서 잠수함 내부 공기의 부피가 줄어든 자리에 물이 채워지게 되고, 잠수함의 밀도가 커져서 가라앉게 된다.

그리고 손을 떼면 잠수함 속의 공기는 원래의 상태로 돌아오면서 다시 뜨게 된다.

♣좀 더 알아봅시다

물 속에 있는 물체는 부력을 받는다.

부력은 물 속으로 들어온 물체가 물을 밀어내고 공간을 차지해야 하기 때문에, 밀려나지 않으려는 물로부터 받는 힘을 말한다.

따라서 물 속에 들어온 물체의 부피만큼 물의 무게에 해당하는 부력을 받는다.

물 속에 들어온 물체 중에서 밀도가 물보다 큰 물체는 부력을 받더라도 물을 밀어내고 가라앉지만, 밀도가 물보다 작은 물체는 물위에 뜨게 된다.

♣창의력 키우기

1. 페트병을 누르지 않고 가만히 두면 잠수함이 떠 있는 상태지만, 며칠이 지나면 저절로 가라않게 된다 왜 그럴까?

2. 손으로 누르는 대신 주사기를 이용하여 놀이를 하여 보고, 잠수함 놀이와 비슷한 원리를 이용하여 만들 수 있는 제품을 구상하여 보자.

전철만(대구교육과학연구원 발명교육센터 교사)