최고의 교사-심승현 선생님편
과학실험
2011.01.04 21:41

사이펀의 원리 - 요술물컵

조회 수 15863 추천 수 0 댓글 1

【 실험 17 】요술 물컵

□ 목표 : 요술 물컵을 만들어 사이펀의 원리를 알 수 있다.

□ 미리 생각하기

  역사소설 상도에 등장하는 묘한 술잔이 있다. 임상옥이 항시 곁에 두고 끝없이 솟구치는 과욕을 다스린 술잔인데 이름하여 ‘계영배’다. 이 술잔은 따른 술이 잔의 7할을 넘으면 술이 사라져 버린다. ‘넘침을 경계한다’는 속뜻을 가진 잔이다. 선비들이 이것을 항상 곁에 두고 자기성찰의 도구로 삼았다고 한다. 소설 상도에서 보면 계영배로 세 번째 위기를 모면한 임상옥은 계영배가 어떻게 만들어 졌는지를 알아보려 떠난다. 소설 속에서는 계영배의 원리는 나오지 않는다. 그러나 우리가 계영배를 만들어 볼 수는 없을까?

□ 준비물

  종이컵, 구부러지는 빨대, 송곳, 고무 찰흙

□ 활동 과정
 
 ① 종이컵 바닥에 빨대지름보다 조금 작게 송곳으로 구멍을0406.gif 0405.gif뚫는다.
 ② 빨대를 구부려서 ①의 구멍에 넣는다.
 ③ 빨대와 구멍사이의 틈을 고무 찰흙으로 막는다.
 ④ 이제 천천히 물을 부어가며 관찰해 보자. 빨대의 높이를 바꿔가면서 관찰하자.
 ⑤ 상도의 계영배는 7할이 넘으면 잔이 비어졌는데 나만의 계영배를 만들어 보자.

□ 과제 탐구


 1. 만약 물이 아니라 모래였다면 모래도 관을 타고 내려왔을까?
 2. 처음에는 왜 물이 새지 않을까?
 3. 어느 지점을 지나면 물이 샐까?
 4. 왜 일정한 지점을 지나면 물이 계속 샐까?
 5. 화장실의 양변기도 사이펀의 원리를 이용한 것이다. 양변기안은 어떻게 생겼을까 추리해 보자. 

□ 참고 자료

○ 사이펀의 원리

   사이펀이란 용기를 기울이지 않고 액체를 높은 곳에서 낮은 곳으로 옮기는 데 사용하는 구부러진 관을 부르는 이름이다.
   사이펀 관의 끝이 물 표면보다 아래쪽에 있으면 수면에 작용하는 대기압으로 인해 물이 관 안으로 밀려 올라간다. 일단 관을 따라 올라간 물이 사이펀 관을 따라 다른 쪽으로 떨어지기 시작하면 공기의 압력 때문에 남아있는 물은 모두 관을 따라 흘러간다. 단, 사이펀의 원리는 물이 빠져나가는 구멍이 들어오는 구멍보다 낮을 경우에만 물탱크에서 물을 끌어올려 밖으로 내보낼 수 있다.
  그리고 뜨개의 높이가 지렛대처럼 균형을 이루면 일정한 수위를 유지하게 된다. 수세식 변기에는 두개의 사이펀 관이 있다. 물탱크의 물을 채우는 것과 오물을 쓸어내리는 변기아래의 구부러진 사이펀관이다. 특히 오물을 쓸어내리는 사이펀관은 냄새가 올라오는 것을 막아주는 중요한 역할을 한다.


0407.gif

<수세식 변기의 구조>

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