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스티로폼 공을 공중에 띄우자
(준비물)
병뚜껑(또는 종이컵, 필름통), 송곳, 구부릴 수 있는 빨대, 본드, 두꺼운 도화지, 스티로폼 공, 가위, 그림도구, 유리테이프
(실험 방법 1)
① 송곳으로 병뚜껑의 중앙부분을 빨대 구멍정도 크기가 되도록 뚫는다.
※ 일반 작은 종이컵이나, 필름통을 병뚜껑 대용으로 사용할 수 있다.
② 그 구멍사이에 빨대를 넣고 본드로 고정을 시킨다.
※ 빨대는 페스트 푸드점에서 사용하는 구멍이 굵은 것을 사용하는 것이 좋다.
③ 병뚜껑에서 5cm정도 떨어진 곳에 스티로폼 공을 놓고 빨대에 바람을 불어 넣어 보 자.
※ 1, 2cm정도 떨어진채로 불게 되면 병뚜껑에 땋아서 뱅글뱅글 돌거나 떨게 되며, 바람을 너무 세게 불면 스티로폼 공이 날아가버리므로 조심한다.
실험 방법 2)
① 두꺼운 도화지를 반으로 접어 고래 모양을 만든다.
② 빨대를 구부린후, 두꺼운 도화지에 유리테이프로 고정시킨다.
③ 두꺼운 도화지의 가장자리에 풀칠을 한 후, 포개어 붙인다. 그리고 고래 모양으로 꾸 민다.
④ 병뚜껑에 구멍을 뚫어 빨대 끝에 연결한후, 본드로 고정시킨다.
⑤ 병뚜껑에서 5cm정도 떨어진 곳에 스티로폼 공을 놓고 빨대에 바람을 불어 넣어 보자.
(실험 방법 3)
① 이번에는 병뚜껑이 아래로 하여 스티로폼 공을 병뚜껑 가까이에 데고 바람을 불어보자.
※ 공기를 빨아당기지 않도록 한다.
② 스티로폼공은 어떻게 되는가?
왜 그럴까요?
유체가 흐를 때에는 그 유속의 차이에 따라 압력이 틀려지게 되는데 이를 베르누이의 원리라 한다. 실험1,2에서는 그림에서와 같이 유속이 빠른 곳에서는 압력이 작아지고 유속이 느린 곳에서는 압력이 커지게 된다.
이러한 원리로 바람 속에 떠있는 공은 옆으로 튕겨져 나갈 것 같지만 바람의 흐름 바깥쪽에 있는 공기의 압력이 바람 속의 압력보다 크기 때문에 전체적인 힘은 바깥에서 안으로 미는 방향으로 작용을 하게 된다. …(생략)
실험 3에서 스티로폼공이 지구 중력에 의해 땅으로 떨어질 것 같지만 스티로폼공은 병뚜껑에 거의 붙어서 뱅글뱅글 돌거나 덜덜 떨게 된다. 병뚜껑 내부에 닿아있는 스티로폼공 주변 공기의 흐름이 빨라져 지면쪽보다 압력이 낮아지기 때문에 병뚜껑에 달라붙어 있는 것이다.
이 베르누이의 원리를 이용한 것 중에서 대표적인 것이 비행기이다. 비행기 날개 위쪽의 접촉면 길이를 아래쪽보다 길게 설계하여 공기가 아래보다 위쪽이 빨리 흐르게 된다. 따라서 위쪽의 압력의 압력이 작기 때문에 그 압력차에 의하여 비행기는 뜨게 되는 것이다.
또한, 수도꼭지 입구에 입구가 굵고 출구가 가는 호스를 연결하고 물을 틀 경우, 굵은 호스 안의 물의 흐름은 느려지고 가는 호스 안의 물의 흐름은 빨라진다. 이때 호스 안의 압력을 살펴보면 흐름이 느린 곳은 압력이 크고 흐름이 빠른 곳은 압력이 작아지는데 `베르누이의 원리`는 이런 현상을 잘 설명하고 있다.
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