함께하는 과학세상-지구는 돌고 있다

지구는 하루 한 바퀴씩 일정한 속도로 돌고 있지만 우리는 그것을 느끼지 못한다.

그렇다면 지구가 움직인다는 것은 어떻게 알 수 있을까. 프랑스 과학자 푸코는 진자실험을 통해 지구의 자전을 증명했다.

간단한 도구로 푸코의 진자실험을 해보고 그 원리를 알아보자.

♣준비물

양동이(가능하면 큰 것), 실, 지우개(좀 무거운 것)

♣실험 방법

1. 양동이의 지름을 따라 실을 (+) 모양으로 매고 그 중심에 지우개(추)를 묶은 실을 양동이 밑면에 닿지 않게 내리며 매단다.

2. 양동이를 지구라고 가정할 때 양동이 바닥 면에 관측자를 표시한다.

3. 양동이 안에 있는 지우개를 일정한 방향으로 움직인다.

(시계추가 움직이듯이)

4. 양동이를 시계반대방향으로 천천히 45°정도 회전시켜보자.

♣알아봅시다

1. 양동이를 시계 반대 방향으로 천천히 45°정도 회전시켰을 때 지우개가 움직이는 방향(진동방향)이 어떻게 될까?

2. 양동이의 회전 방향과 지우개가 움직이는 방향(진동방향)이 어떻게 다른가?

♣왜 그럴까?

지우개의 진동방향은 양동이를 시계반대방향으로 움직여도 변하지 않는 것을 알 수 있다.

그리고 지우개의 진동방향이 양동이의 회전 방향과 반대방향으로 나타난다고도 볼 수 있다.

이때, 지우개의 진동방향이 변하지 않는 것은 '관성' 때문이다.

관성이란 외부의 힘이 없을 때 움직이는 물체는 계속 움직이려하고(같은 방향과 속도로) 정지하고 있던 물체는 계속 정지하려는 성질을 말한다.

양동이가 지구이고 양동이 안에 표시된 지점에 우리가 살고 있다고 가정한다면, 지구의 자전을 변하는 추의 진동방향이 변하는 것으로 알 수 있다.

또한 지구자전방향은 추의 진동방향과 반대가 된다.

♣탐방 실험하기

어린이회관 옆 대구교육과학연구원에 가면 중앙 홀에 추의 무게 110kg, 줄의 길이 20m인 푸코 진자로 불리는 국내최대의 초대형 실험 장치를 볼 수 있다.

연구원에서는 오전 10시에 남북방향으로 대형 추를 진동시켜주는데 약 30분이 지난 후 시계 반대 방향으로 자전하고 있는 것을 직접 관찰할 수 있다.

이일형(대구교육과학연구원 과학탐구부 교사)