빨대 모형 잠수부
□ 목표 : 간단한 장난감을 만들어 부력의 원리를 이해할 수 있다.
□ 미리 생각해 보기
주변에 어항이 있으면 물고기를 잘 관찰해 보자. 물 속을 자유롭게 헤엄쳐 다니는 물고기를 보면 잠수정의 원리를 알 수 있다. 물고기의 몸 속에는 부레라는 공기 주머니가 있다. 즉 부레 안에 든 공기의 부피가 많아지면 물에 뜨고, 부레 안에 공기가 줄어들어 부력이 작아지면 가라앉는 것이다. 페트병 속을 오르락내리락 하는 잠수부를 만들어 물고기가 물 속에서 자유자재로 움직일 수 있는 원리를 알아보자.
□ 준비물 : 페트병, 빨대( 또는 화장품 샘플병), 고무찰흙, 가위
□ 활동과정
① 가위를 이용하여 빨대를 5～7㎝ 길이로 자른다.
② 빨대에 고무찰흙을 붙여 모형 잠수부를 만든다.
(적당한 양을 붙여야만 쉽게 뜨고 가라앉을 수 있다.)
③ 고무찰흙으로 빨대의 윗부분을 붙여 막는다.
④ 빨대 모형 잠수부가 물위에 겨우 뜰 수 있게 고무 찰흙의 양을 조절한다.(이때 빨대와 고무 찰흙 대신에 화장품 샘플용 병을 이용하면 더욱 오래 사용할 수 있는 잠수부를 만들 수 있다. 작은 병뚜껑을 열어 물의 양을 조절하여 넣으면서 물위에 거꾸로 띄워 겨우 뜰 수 있는 상태가 되게 한다).
⑤ 페트병에 물을 가득 넣는다.
⑥ 고무 찰흙으로 빨대의 구멍을 막은 쪽이 위로 가게 빨대 모형 잠수부를 넣는다.
⑦ 뚜껑을 덮고 페트병의 옆부분을 두 손으로 눌러보자(힘껏 눌렀는데도 모형 잠수부가 움직이지 않으면 고무 찰흙의 양을 다시 조절한다).
□ 과제 탐구
1. 페트병의 양쪽 옆을 양손으로 누르면 모형 잠수부는 어떻게 되는가?
2. 페트병을 눌렀던 손을 놓으면 모형 잠수부는 어떻게 되는가?
3. 모형 잠수부가 왜 가라앉고 떠오를까?
빨대 안을 잘 관찰해 보고 이야기 해 보자.
□ 참고 자료
○ 무게와 부력의 관계
아르키메데스가 왕으로부터 왕관이 순수한 금으로 만들어 졌는가를 알아보라는 숙제를 받고 이 문제를 해결하기 위하여 고민하던 중 목욕탕 속에 들어가니 몸이 가벼워지는 현상을 발견하였다. 유심히 관찰하니 물 속에 들어갈 때 탕 속의 물이 넘치는 것을 알았다. 이에 넘치는 물과 몸이 가벼워지는 현상과를 연결하여 모든 물체는 액체(또는 기체) 속에 들어가면 액체 속에 잠긴 물체의 부피 만한 액체의 무게만큼 가벼워진다는 아르키메데스의 원리를 발견하였다.
빨대 속에 들어있는 공기는 부력을 받는데, 부력이 중력보다 크면 떠오르고 중력보다 작으면 가라앉는다. 페트병의 양옆을 눌렀을 때는 수압이 커져서 빨대 안의 공기를 밀어 올려 빨대 안으로 물이 들어가 부력이 작아져 가라앉고, 다시 놓으면 빨대 안의 물이 줄어들어 부력이 커지므로 떠오르게 되는 것이다.
무게와 부력과의 관계
6_2_1(물속에서의무게와압력)[실험6]빨대모형잠수부.hwp
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