과학 원리를 이용한 마술

세계적인 마술사 스코필드는 '마술은 과학'이라고 했다. 과학의 원리를 이용해 신기한 마술을 펼치면 아이들의 흥미는 높아지고 교육적 효과도 자연스레 커진다. 과학을 싫어하는 아이도 과학마술 앞엔 시선을 떼지 못한다. 단순하게 보여주는 마술의 차원을 넘어 과학적인 원리도 공부하는 시간이 된다. 지난 토요일 아이눈체험교육원에서는 마술사 이상현 씨와 함께 한 과학마술 체험이 진행됐다.

▶힐드 앤 실드(사이다 캔) 마술

체험에는 유치원생에서부터 초등 6학년생까지 20여 명이 참석했다. 마술사 이상현 씨가 사이다 캔 옆면에 송곳으로 가볍게 구멍을 뚫었다. 그러자 피식 하며 탄산가스가 빠지는 소리가 들렸다. 송곳으로 뚫린 구멍으로 사이다를 컵에 반쯤 붓고 아이들에게 나누어 주었다. 이 씨가 다시 사이다 캔을 천천히 흔들자 찌그러져 있던 사이다 캔이 원상태로 돌아왔다. 아이들의 탄성이 쏟아졌다. 반쯤 찌그러진 사이다 캔을 원상태로 펴지게 하는 마술이었다

여기에는 어떤 과학적인 원리가 숨겨져 있을까? 원리는 액체(사이다) 속에 녹아 있는 기체(이산화탄소)를 계속 흔들어주면 나오는 기체의 양이 증가하며 압력이 커져서 찌그러져 있는 사이다 캔이 다시 펴지는 원리이다. 이때 주의할 점은 송곳으로 뚫은 작은 구멍을 기술적으로 손가락으로 막으면서 흔들어 주어야 한다는 것이다. 또 송곳으로 구멍을 뚫을 때 사이다 옆면을 순간적으로 찔러야 한다는 점에 유의해야 한다. 준비물은 사이다 캔, 송곳, 일회용 컵이 각각 하나씩 필요하다.

▶컵 속에 물 넣기

이 마술은 용기 바닥에 있는 물이 비어 있는 컵에 저절로 빨려들어가게 하는 것이다. 바닥이 평평한 접시에 물이 넘치지 않게 조금 붓는다. 그런 후 양초를 접시 가운데에 놓고 양초에 불을 붙인다. 불이 붙은 양초를 비어 있는 유리컵으로 씌운다. 그러면 얼마 지나지 않아 양초의 불이 서서히 줄어들다가 꺼지게 된다. 촛불이 꺼질 때쯤 갑자기 바닥에 있던 물이 컵 안으로 빨려들어가는 것을 볼 수 있다.

어떤 원리일까? 촛불이 탈 때 공기 중의 산소와 연소반응을 하여 이산화탄소로 바뀌게 되는데 이산화탄소는 물에 잘 녹는 성질이 있기 때문에 바닥에 있는 물에 녹게 된다. 그러면 컵 안에는 연소반응으로 사라진 산소의 양만큼 압력이 줄어들게 되고 압력이 줄어든 만큼 바닥에 있는 물이 컵 안으로 빨려 올라가게 되는 것이다.

준비물은 5cm가량의 양초, 라이터, 유리컵, 접시 용기다.

▶ 말 잘 듣는 일회용 케첩

일회용 케첩이 말을 잘 듣게 할 수 있을까? 이 마술은 부력과 압력의 차이를 이용해 일회용 케첩을 움직이게 만드는 마술이다.

속이 잘 보이는 작은 PET병(500㎖)에 물을 가득 넣고 케첩을 넣는다.(일회용 케첩이 물에 잘 뜨지 않는 종류라면 물에 소금을 넣어야 한다.) 물이 새지 않도록 마개를 꼭 닫는다. 케첩이 물병 가장 위쪽에 떠 있는 것을 확인한 후 한 손은 물병 아랫부분을 쥐고 또 다른 한 손은 밑으로 내려보내는 시늉을 한다. 그러면 거짓말처럼 케첩이 밑으로 내려가고 또 위로 올라가게 하는 시늉을 하면 케첩이 위로 가게 된다. 또 중간쯤에서 손을 멈추면 케첩이 중간에서 멈춰 서 있다.

왜 그럴까? 원리는 압력에 있다. 손가락으로 PET 병의 아랫부분을 지그시 눌러 PET병에 압력을 가하면 케첩이 아래로 내려오고 손을 놓게 되면 다시 올라가게 되는 것이다. 누르는 힘을 잘 조절하면 PET병 가운데에 케첩을 멈추게도 할 수 있다.

일회용 케첩 안에는 약간의 공기가 들어 있어서 물에 뜨게 되는데, 물로 가득 채워진 PET 병 속에 케첩을 넣고 압력을 가하면 케첩 안에 있는 공기의 부피가 줄어들게 되면서 부력(물에 뜨려는 힘)이 줄어들게 되어 가라앉게 된다. 압력을 적당히 조절하여 부력을 물과 비슷하게 맞추면 물에 뜨지도 가라앉지도 않는 상태가 되는 것이다.

교육진행 : 아이눈체험교육원(www.inoon.or.kr)