함께하는 과학세상-탁구공 올리기

분무기는 어떻게 해서 물을 뿜어낼 수 있을까? 바람은 어떻게 만들어질까? 우리 주위의 공기 흐름에 따라 물체는 어떻게 이동하는지를 '탁구공 옮기기' 실험을 통해 알아 보자.

◇준비물:탁구공, 깔때기, 유리컵 2개, 두꺼운 책

◇어떻게 할까요?

1. 〈그림1〉과 같이 손위에 탁구공을 놓고 깔때기로 덮어씌운 다음, 깔때기 대를 입에 물고 세게 불면서 탁구공이 놓인 손을 떼어본다.

※깔때기가 없을 경우 마분지를 말아서 고깔 모양으로 만든 다음, 굵은 빨대(7cm 정도)를 고깔 위쪽에 셀로판테이프로 붙여서 만든다.

2. 〈그림 2〉와 같이 책 위에 유리컵 2개를 비스듬히 마주보게 놓은 다음, 한쪽 컵에 탁구공을 넣고 컵과 컵 사이로 바람을 세게 불어 본다.

◇알아봅시다.

1. 공기는 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동한다.

깔때기 대를 입에 대고 세게 불면 깔때기의 원추형 부분은 공기의 흐름이 빨라지게 되면서 공기의 압력이 낮아진다.

따라서 탁구공 주위의 공기 압력은 높고 원추형의 부분은 압력이 낮으므로 탁구공은 깔때기 위 부분으로 이동하여 달라붙게 된다.

2. 유리컵 사이로 바람을 불면 공기의 흐름은 빨라지게 되고 압력은 낮아진다.

컵 안의 공기 압력은 높고 바람이 지나간 쪽은 압력이 낮아져 탁구공은 이동하게 된다.

이와 같은 원리는 분무기에도 이용되는데, 물에 잠긴 빨대의 위쪽에 공기의 흐름을 빠르게 하면 아래쪽의 압력은 상대적으로 높아지게 되므로 물을 끌어올려 뿜을 수 있게 한다.

◇원리를 알아봅시다.

유체의 속력이 증가하면 압력은 감소한다.

18세기 스위스 과학자인 베르누이는 관속을 흐르는 물을 이용하여 물의 속력이 증가할 때 관속에 작용하는 압력은 작아진다는 것을 발견했다.

이러한 성질은 액체뿐만 아니라 기체에서도 마찬가지로 적용되는데 이 원리를 '베르누이의 원리'라고 한다.

비행기의 날개는 위쪽이 아래쪽보다 공기의 흐름이 더 빠르게 만들어져 날개 아래쪽의 압력이 위쪽보다 높으므로 날개를 위쪽으로 밀어 올리는 힘이 생기게 된다.

강혁주(대구교육과학연구원 과학탐구부 교사)