함께하는 과학세상-페트병 토네이도

검은 구름을 뚫고 용이 하늘로 승천하듯 긴 꼬리를 만들어 땅 위로 내려오는 토네이도는 자연이 만들어 내는 장관. 하지만 주위의 모든 것을 송두리째 삼켜버리는 위력은 두려운 존재다.

두 개의 페트병을 이용하여 토네이도 현상을 관찰할 수 있는 간단한 실험 장치를 만들어보자.

♣준비물

페트병(1.5L) 2개, 전기 테이프, 칼, 가위, 송곳 또는 드릴

♣만드는 방법

1. 페트병 뚜껑 중앙에 송곳이나 드릴을 이용하여 지름 1cm 정도의 구멍을 뚫는다.

2. 구멍을 뚫은 페트병 뚜껑 2개를 마주보게 하여 전기테이프로 여러 번 감아서 연결한다.

3. 페트병 한쪽에 4/5정도의 물을 넣고 뚜껑을 연결한 다음 다른 페트병을 위에 끼운다.

♣어떻게 될까요?

1. 완성된 페트병을 거꾸로 세워보자. 페트병 속에 있는 물이 어떻게 움직이는지 관찰하여 보자.

2. 페트병을 둥글게 회전시킨 다음 페트병 속의 물의 흐름을 관찰하여 보자.

♣왜 그럴까?

1. 페트병을 거꾸로 뒤집었을 때 물이 아래로 잘 흐르지 못하는 것은 뚫어진 구멍으로 공기가 들어오는 것과 물이 빠져나가는 것이 동시에 일어나기 때문이다.

2. 페트병을 회전시켰을 때 물이 빨리 내려오는 것은 소용돌이를 일으키는 물의 중심이 비어있으므로 병 아래에 있는 공기가 쉽게 위로 올라가기 때문이다.

이러한 물의 흐름이 소용돌이를 만드는 것을 '토네이도'라고 부른다.

♣더 해보기

1. 페트병 뚜껑의 구멍을 좁히거나 넓게 하여 변화를 관찰하여 보자.

2. 물에 색종이 조각이나 식용 색소를 섞어서 관찰하여 보자.

♣조금 더 알기

'토네이도(tornado)'란 대기의 소용돌이 현상으로 미국 중남부에서 주로 일어나는 반시계 방향의 맹렬한 회오리바람을 말한다.

이것은 지표면의 공기가 강력한 상승기류로 인해 매우 빠른 속력으로 상승하면서 만든다.

그 안에 들어온 물체는 모두 위로 빨려 올라가는 강한 파괴력을 가지고 있다.

토네이도는 지름 100∼500m, 최대풍속 100㎧, 이동속도 40∼70㎞/h로 지상에서는 가장 빠른 바람이라 할 수 있다.

전철만 (대구교육과학연구원 발명교육센터 교사)