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● 탐구주제
- 계란끼리 부딪치면 왜 꼭 하나만 깨질까?
● 탐구하게 된 동기
- 계란찜을 하려고 계란 두개를 동시에 부딪쳐서 깨트리게 하려다가 하나만 깨지길래 신기해서 실험을 해보았다.
● 탐구를 통해 알고 싶은 점
- 왜 계란끼리 부딪치면 둘 다 깨지지 않고 하나만 깨지는지 과학적 원리로 설명해 보고 싶다.
● 탐구실행방법
- 준비물: 그릇, 계란 두개
- 과정: 1. 계란을 담을 수 있는 그릇을 준비한다.
2. 그릇을 밑에 놓고 계란 두개를 서로 부딪치게 한다.
3. 어느 쪽이 깨지는지 아니면 둘 다 깨지는지 살펴본다.
● 결과 추측
- 계란끼리의 강도가 서로 다르기 때문에 한쪽만 깨질 것이다.
● 탐구내용
- 계란 두개를 서로 부딪쳤더니 한개는 깨지고 한개는 깨지지 않았다. 그걸로 봐서 모양이 비슷해 보였던 계란도 서로 조건이 같지 않기 때문에 한개만 깨진다는 것을 알 수 있었다.
- 사진자료
↑ 자세히 본 것 ↑ 그 계란으로 한 계란찜
● 종합결론&탐구를 통하여 알게 된 점
- 비슷해 보이는 계란도 서로 무게와 크기, 껍질의 두께와 강도, 그리고 경도가 다르고 부딪칠때 속력이나 운동량도 다르며 그 에너지가 충돌하는 부분 모양의 생김새에 따라 어느쪽이 깨질 것인가 판가름이 난다는 걸 알았다. 한쪽만 깨진다는 건 에너지를 덜 받거나 충돌점의 모양이 에너지를 덜 전하는 쪽의 표면이 너무 약해 반작용을 할 수 없다는 뜻일 것이다.
● 더 알고 싶은 점
- 계란을 서로 세 개를 부딪친다면 몇 개가 깨질까. 이것도 서로 조건이 다르기 때문에 충돌하는 부분에 에너지가 덜 전달되는 쪽이 안 깨질까? 그럼 두개가 깨질까? 이것도 나중에 시간이 나면 실험해 보고 싶다.
● 느낀 점
- 이런 사실을 KBS 스펀지라는 프로그램에서 본 적이 있는데 원리는 제대로 몰랐지만 내가 실험해 보고 그 원리를 찾아서…(생략)
설명해 보니깐 무슨 원리로 그렇게 되는지 쉽게 이해가 되었다. 계란을 많이 깨트려서 손에 비린내가 났지만 그래도 좋은 상식 하나 얻어가는 것 같다.
● 참고 자료
- 계란의 경우 비대칭의 타원형(난형)으로 난각(껍질)의 두께는 하나의 알이라도 부분마다 다르며, 각각의 계란마다 역시 다르다. 둘이 부딪칠 경우 각각의 경도(딱딱한 정도)보다 작은 에너지로 부딪칠 경우 둘 다 깨지지 않지만 어느 한쪽의 경도보다 에너지량이 더 클 경우 깨어지게 되는데 모든 물체에는 만유인력이 적용되고 있으며 이들 인력에 의해 접해있는 모든 점, 선, 면에서는 서로 힘이 가해지고 있는데, 이 힘은 두 가지로 작용과 반작용으로 나뉘어 진다.
예를 들어 A라는 무게의 물건이 지면에 있을 때, 물건은 A라는 무게만큼 지면에 힘을 가하는 것(작용)이고, 지면은 A라는 무게만큼 물건을 떠받들고 있는 것(반작용)이다.
마찬가지로 계란이 부딪칠 때도 서로 힘이 가해지는데, 작용력과 반작용력의 힘이 계란의 충돌과 동시에 상쇄되는 방법은 하나가 깨어지면서 힘이 분산되는 것이고, 충돌당시에 어떤 계란이 깨어지는가는 부딪치는 부위의 두께와 곡선의 정도에 의해서 결정되게 되는 것이다.
한 쪽 계란은 뾰족한 면이고 한 쪽 계란은 측면의 완만한 면 이라면, 난각의 두께가 같을시에는 반드시 완만한 면으로 부딪친 계란이 깨어 질것이다. 이는 타원형의 경우 뾰족한 부분은 힘의 분산이 적게 일어나게 되고 완만한 면의 경우 힘의 분산이 많이 일어나게 되기 때문이다.
그러면 왜 한쪽만 깨어지느냐하면 에너지 보존의 법칙에 의해서 서로의 계란이 가진 에너지는 충돌 순간 에너지 분산이 유리한 쪽이 에너지 분산을 일으키므로 깨지지 않은 계란은 깨진 계란에 약간 파고든 듯한 형태를 가질 것이고 깨어진 계란은 이 에너지를 깨짐과 동시에 그 깨어지는 각각의 난각 조각들에게 나누어 주게 되는 것이다. 이로서 힘은 상쇄 되고 멀리 떨어진 계란껍질들은 각자의 에너지를 다 사용한 결과인 것이다.
즉 하나가 깨어짐에 따라 다른 하나를 깰 수 있는 힘이 분산되어 버리므로 하나만 깨어지는 것이다.
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