스릴 만점! '나만의 롤러코스터' 만들기

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“으아아아아아아악! 섭섭박사님, 앞에 레일 좀 보세요. 열차가 곧 360° 회전할 것 같아요. 우린 이제 어떡해요? 저 아래로 뚝 떨어지는 건가요?”
“걱정 마, 재호야. 롤러코스터가 회전해도 우린 절대 떨어지지 않아~. 신기한 힘이 롤러코스터를 꽉 붙들어 매고 있기 때문이지.”
“신기한 힘? 그게 뭔가요? 섭섭박사님, 알려 주세요~.”

STEP 1 배경지식 쌓기

원심력, 360° 회전의 비밀


섭섭박사 : 재호야, 물체는 왜 땅으로 떨어지는 걸까?
재호 : 그건, 지구가 물체를 끌어당기는 힘 때문이죠. ‘중력’ 말이에요.
섭섭박사 : 만약에 말이야, 중력보다 큰 힘이 중력의 반대 방향으로 작용한다면 그 물체는 어떻게 될까?
재호 : 그렇다면…. 아마 땅으로 떨어지지는 않을 것 같아요.
섭섭박사 : 우리가 아까 롤러코스터를 타고 한 바퀴 슝~ 회전해도 떨어지지 않은 게 바로 그 이유야. 중력보다 센 ‘원심력’이 중력의 반대 방향으로 작용했기 때문에 기차가 레일에 찰싹달라붙었던 거지.
재호 : 원심력이요? 조금 더 자세히 설명해 주세요!
섭섭박사 : 원심력은 물체가 원운동을 할 때 원 밖으로 나가려는 힘이야. 물이 든 양동이에 끈을 매달고 돌리면 어떻게 될까? 그때도 양동이 속의 물이 쏟아지지 않아. 이런 현상도 바로 원심력 때문이란다.
 

STEP 2 미션 주제 설정하기

공이 한 바퀴 회전하는 레일을 만들어라!


섭섭박사 : 롤러코스터가 떨어지지 않는 이유가 ‘원심력’ 때문이란 것을 알았으니, 실제로 롤러코스터 레일을 한 번 만들어볼까? 공이 떨어지지 않고 한 바퀴 회전하도록 말이야.


 
준비물▶스티로폼 레일, 공, 고정핀, 바닥받침대, 수수깡

 
 

❶ 바닥받침대 위에 수수깡으로 지지대를 세운다.
❷ 공이 지나갈 수 있도록 스티로폼 레일을 두 줄로 연결한다.



❸ 모양을 잡아가며 레일을 수수깡 지지대에 연결한다.
 
STEP 3 미션 수행하기

박사님, 아무래도 이상해요. 공이 한 바퀴를 다 돌지 못하고 자꾸만 멈춰요. 회전 레일의 지름을 더 작게 만들어 볼까요?
 

STEP 4 한 걸음 더 생각하기

공이 회전 레일을 더 빨리 달리게 하려면?


섭섭박사 : 오오, 공이 회전 레일을 한 바퀴 돌았어! 재호야, 드디어 성공했구나!
재호 : 회전 레일의 지름이 작아질수록 공은 힘차게 도네요. 하지만 왜 그런 건지는 잘 모르겠어요, 박사님.
 

 
섭섭박사 : 롤러코스터를 탔더니 스트레스가 싹 날아갔어. 재호야, 고마워. 네가 멋진 롤러코스터를 만들어 준 덕분이야. 다음에 올 땐 더 짜릿한 기분을 느낄 수 있게 설계해 둘 거지? 난 열 번 회전하는 롤러코스터도 한 번 타봤으면 좋겠는데 말이지.
다음엔 또 어떤 친구와 재밌는 실험을 할 수 있을까, 벌써부터 기대되는 걸?

참여독자 : 이재호(경기 심곡초 5)

글 : 신선미 기자
사진 : 신선미 기자
사진 : 동아일보
사진 : 위키미디어
어린이과학동아 2012년 07호