【 실험 12 】페트병으로 토네이도(회오리 바람) 현상 알아보기

□ 목표 : 페트병을 이용한 실험을 통하여 토네이도가 만들어지는 현상을 알 수 있다.

□ 미리 생각해 보기

미국에서 자주 일어나는 현상인 회오리바람을 ‘토네이도’라고 부른다. 우리나라에서는 아주 작은 것이지만 건물 주위나 아파트가 밀집된 사이에서 비닐봉지가 날아서 하늘로 올라가는 것을 본 적이 있을 것이다. 이것을 보면 비닐봉지들이 계속 한 장소에서 빙빙 도는 것을 볼 수가 있다. 페트병으로 이런 회오리바람을 만들어 보고, 회오리 현상을 알아보자.

□ 준비물

페트병 2개, 마른 수건, 송곳, 접착테이프, 가위

□ 활동 과정

① 페트병 뚜껑 1개를 송곳으로 구멍을 뚫는다.
② 이 구멍에 가위의 한쪽 날을 넣어 구멍의 지름이1㎝정도의 크기가 되게 넓힌다.
③ 페트병에 3/5 정도의 물을 넣는다.
④ 구멍 뚫은 뚜껑을 물이 든 페트병에 끼운다.
⑤ 다른 1개의 페트병 주둥이를 물이 든 페트병의 주 둥이에 맞대어 거꾸로 세운다.
⑥ 2개의 페트병 주둥이를 피복 테이프로 물이 새지 않게 여러 번 잘 감는다.
⑦ 병을 거꾸로 세워서 살짝 흔들어 보자.

□ 과제 탐구

 1. 토네이도 실험에서 어떻게 하면 물이 회오리치며 돌까?
 2. 회오리 가운데는 어떤 현상이 일어나는가?
 
□ 참고 자료

○ 토네이도 현상(회오리 바람)의 원리

 물통을 회전시키면 원심력을 갖게 된다. 따라서 물기둥의 높이는 바깥쪽이 더 높다. 그리고 안쪽의 압력이 상대적으로 낮아져서 공기가 올라오고 물은 회전하면서 내려가게 된다. 즉 올라가는 공기는 회전하면서 올라가고 내려가는 물줄기는 회전하면서 내려가게 된다. 이 때 빙빙 돌면서 입구의 구멍을 통해 내려오는 물줄기는 회오리바람과 유사하다고 할 수 있다. 한편 지형이나 공기의 저항을 일으키는 곳에서는 회오리바람이 일어날 수 있지만 그 규모는 매우 작고 피해 또한 적어진다.
 나선형으로 돌며 구멍을 통해 이동하는 물의 모양은 대기에서 생기는 회오리바람의 모양과 비슷하다. 미국에서 발생하는 회오리바람은 서부에서 불어오는 차고 건조한 바람과 멕시코 만에서 오는 따뜻하고 습한 공기가 만나서 형성된다. 따뜻한 공기는 찬 공기 위로 빠른 속도의 상승운동을 하기 때문에 회오리가 생기 며, 그 속의 온도와 압력은 매우 낮다. 따라서 수증기 의 응결이 왕성하게 일어나 많은 양의 구름을 만들고뇌우현상도 일으키게 된다. 휘돌아 올라가는 바람에 날 린 흙먼지가 토네이도의 구름의 색깔을 시꺼멓게 만들 기도 한다.
 토네이도는 수 마일에 걸쳐 일어나는 시속 250마일이상의 속도를 지니는 회오리바람이며 수명은 몇 분 동 안 지속된다. 천둥 번개를 동반하는 토네이도는 매년1,000번 정도 발생하며 토네이도로 인해 많은 사망자가 발생한다. 토네이도가 가장 많이 발생하는 시기는 4월 에서 7월 사이이며, 시간적으로는 오후 4시에서 6시 사이에 주로 발생한다.

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