함께하는 과학세상-바람없이 도는 프로펠러

예쁘게 색종이를 접어 바람개비를 만들었지만 바람이 불지 않으면 낭패. 바람이 불지 않는 날 바람개비를 돌리려면 일부러 바람을 만들기 위해 운동장을 열심히 뛰어야만 한다.

그렇다면 바람개비와 같은 프로펠러를 바람없이도 돌릴 방법은 없을까. 간단한 재료를 이용해 바람이 없어도 내 맘대로 돌릴 수 있는 프로펠러 놀이를 해 보자.

♣준비물

나무젓가락, 두꺼운 종이, 압정, 칼, 볼펜대

♣어떻게 할까요?

1. 나무젓가락의 끝을 셀로판 테이프로 붙인 후 일정한 간격과 깊이로 톱니모양의 홈을 판다.

2. 홈 하나는 길이 5㎜, 깊이 3㎜정도 되도록 파고, 톱니모양 전체의 길이는 6㎝ 정도 되게 한다.

3. 〈그림 2〉와 같이 두꺼운 종이를 가로 7㎝, 세로 1㎝로 잘라서 가운데 부분에 구멍을 뚫고 프로펠러를 만든다.

4. 여러 가지 모양으로 프로펠러를 만들어서 구멍은 압정 핀보다 3배정도 크게 뚫어 놓는다

5. 만든 프로펠러를 〈그림 1〉의 ㉮부분에 압정으로 고정시킨다.

6. 〈그림 3〉과 같이 한 손으로 나무젓가락을 쥐고 볼펜대를 이용하여 나무젓가락으로 톱니 모양의 모서리 부분을 비벼본다.

♣왜 그럴까?

볼펜대로 톱니모양의 모서리 부분을 비벼주면 압정이 작은 타원을 그리며 상하로 빠르게 진동하게 된다.

이 때 프로펠러 구멍 안에서 일어나는 압정의 진동은 마찰로 인해 회전하는 힘을 일으키며 프로펠러가 돌게 된다.

♣좀 더 알아봅시다.

나무 젓가락을 볼펜대로 비벼주는 빠르기 즉 압정이 진동하는 빠르기와 프로펠러가 회전하는 빠르기가 서로 어울려야 프로펠러가 잘 돌아가는데 이러한 현상을 공명이라고 한다.

바이올린의 현을 활로 잘 진동시켜 몸통의 진동과 어울리게 해야 아름다운 소리가 나는 것도 일종의 공명 현상인데 대부분의 현악기와 관악기는 공명을 이용한다.

♣창의력 키우기

볼펜대로 앞으로만 문지를 때와 뒤로만 문지를 때 회전하는 방향이 어떻게 될까? 문지르는 모서리(왼쪽 모서리와 오른쪽 모서리)를 달리하면 어떻게 될까? 왜 그런지 생각해 봅시다.

황보태권(대구교육과학연구원 과학탐구부 교사)