바람이 필요 없는 바람개비 만들기

[고시레]

바람이 필요 없는 바람개비 만들기

1. 실험 목적

바람개비는 바람이 없으면 돌지 않는다? 그렇지 않다. 우리가 흔히 알고 있는 바람개비는 바람의 힘을 회전력으로 이용하는 것이다. 따라서 다른 힘을 회전력으로 바꿀 수 있다면 반드시 바람이 필요한 것은 아니다. 빠른 진동을 회전력으로 바꾼 바람개비를 만들어보자.

2. 실험준비물

페트병, 나무젓가락, 칼, 압핀

3. 실험방법

① 페트병 몸체의 매끈한 일부분을 10Cm, 폭 1Cm 정도로 자른다
② 나무젓가락의 머리 부분에서 2~3Cm 정도 남겨놓고, 요철 모양의 톱니를 만든다. 이때 톱니 홈 높이는 3mm 정도이고 8~10개 정도의 홈을 만든다
③ 페트병에서 잘라낸 날개의 중앙에 압핀을 꽂는다. 그리고 나무젓가락의 앞머리 중앙에 다시 꽂는다
④ 한 손으로 나무젓가락 밑 부분을 잡고, 다른 손으로 자를 잡은 후 톱니 홈을 아래쪽으로 반복해서 긁어내린다
⑤ 일정한 속도로 반복하여 긁어내리면서 날개가 어떻게 움직이는지 관찰한다

4. 실험 속 과학원리

주기적으로 떨림(진동)은 바람개비 중심의 구멍을 통해 바람개비가 진동을 하면서 날개를 회전시키게 된다. 바람개비의 날개의 회전 주기와 같은 진동이 생기도록 계속 밀어주면 더욱 빨리 회전한다. 이것은 그네를 태우기 위해 밀어주는 것과 같다. 즉 진동주기에 맞추어 밀어 공명이 일어나게 하는 것이다. 이 실험의 나무젓가락 바람개비도 날개의 회전주기와 톱니가 만드는 진동 주기를 맞추어야 공명이 일어나고, 강제진동을 얻을 수 있게 된다. 이 주기를 맞추지 못하면 날개를 돌리기 어렵게 될 것이다.

가정에서 사용하는 진동칫솔에도 이와 같은 원리가 적용된다. 진동칫솔은 모터로 왕복, 회전 및 진동운동을 하며 각 모(毛)가 엇갈리면서 운동하도록 고안된 것이다