앞뒤로 왔다 갔다~! 고백카 만들기

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“섭섭박사님 위험해요~! 차에 브레이크가 없어서 곧 부딪힐 것 같아요!”
“걱정 마, 무권아~. 이 ‘고백카’는 잠시 후에 멈추고 다시 뒤로 돌아갈 거야!”
“네? 자동으로 멈추고 다시 되돌아간다고요?”
“그럼! 이 자동차에는 특별한 장치가 되어 있거든~.”


앞뒤로 움직이는 비밀은 탄성력!

우와! 정말 박사님 말씀처럼 자동차가 멈추더니 곧 뒤로 후진했어요. 어떻게 된 거죠?

그건 바로 자동차를 움직이는 고무줄의 특별한 성질 때문이지!

네? 고무줄이 자동차를 움직인다고요?

그럼! 고무줄을 당기면 어떻게 되지?

그야 쭈욱~, 늘어났다가 놓으면 슝~, 하고 줄어들죠. 그 사이에 돌멩이를 끼우면 새총도 만들 수 있어요!

맞았어! 그렇게 늘었다 줄면서 힘을 전달하는 고무줄의 성질을 ‘탄성’이라고 한단다. 외부 힘을 가했을 때 변형된 물체가 원래 상태로 되돌아 오는 성질이지. 이렇게 되돌아가는 힘을 ‘탄성력’이라고 해. 이 고백카는 건전지 없이 고무줄의 탄성력을 이용해서 앞뒤로 왔다 갔다 움직이는 자동차란다.

늘어난 고무줄에 돌멩이 대신 자동차를 얹으면 그냥 달려가고 말 텐데…, 어떻게 앞뒤로 왕복하게 만들죠?

고무줄 두 개가 서로 당기고 풀기를 반복하게 만들면 얼마든지 가능하단다.
자, 그럼 함께 앞뒤로 왕복하는 고백카를 만들어 볼까?

고무줄로 움직이는 자동차를 만들어라!

고무줄의 탄성력을 이용해 왕복운동하는 자동차를 만들어 볼까? 고무줄 두 개가 서로 탄성력을 주고받도록 연결하는 게 중요하지.


 
준비물▶우드락 도면(자동차 본체, 바퀴), 고무줄 두 개, 바퀴용 고무링, 나사, 너트, 와셔, 핀, 둥근 막대, 빨대, 사각고무.


 
❶ 바퀴 구멍에 작은 막대를 넣고 와셔, 고무링을 순서대로 끼워 작은 바퀴를 만든다.
❷ 긴 막대의 구멍에 핀을 엇갈리게 꽂아 넣고 양 옆에 고무링과 와셔를 순서대로 끼운다.
❸ 자동차 본체에 나사를 꽂고 중간 판을 덮은 뒤 긴 막대와 고무줄, 작은 바퀴를 순서대로 얹는다. 그리고 다시 본체를 덮고 너트를 조여 고정한다.
❹ 큰 바퀴 중앙 구멍에 사각고무를 끼우고, 나사, 중간 바퀴, 큰 바퀴를 순서대로 연결한 뒤 고무링을 감아 긴 막대에 끼워 고백카를 완성한다.

섭섭박사님~! 막대에 꽂은 핀에 고무줄을 걸고 바퀴를 굴려 감았어요. 손을 놓으니까 고무줄이 풀리면서 자동차가 슝~ 하고 움직였어요. 자동차가 움직이는 동안 나무 막대가 돌아가면서 반대편 핀에 연결한 고무줄을 다시 감아 주는군요! 반대편에 감겼던 고무줄이 풀어지면서 다시 반대 방향으로 움직여요! 그런데 왜 이렇게 조금만 움직이는 걸까요?


 
무권이의 탐구노트

❶ 바퀴를 돌려 고무줄을 감는 횟수를 조절하면서 고백카를 움직여 보자.
❷ 고무줄을 감는 횟수에 따라 변하는 고백카의 왕복 횟수를 관찰해 보자.

고백카를 더 많이 왕복시켜라!

고무줄을 감는 횟수를 늘리니 자동차가 더 멀리 가고 여러번 왕복하는구나!

네, 박사님! 하지만 점점 왕복하는 간격이 줄면서 정지해 버렸어요.

맞아. 고백카의 움직임을 방해하는 것들이 있기때문이지. 어떤 것들이 고백카의 왕복운동을 방해할까?


 
생각해 봅시다

1. 원리대로 하면 고백카는 계속 왕복운동을 반복해야 해요. 하지만 왕복운동이 점점 작아지다 멈추는 이유는 뭘까요?

2. 탄성력을 가진 물체라면 무엇이든 고백카를 왕복운동하게 할 수 있어요. 고무줄 대신 고백카를 움직이게 만드는 재료는 또 어떤 것이 있을까요?

3. 무권이는 나무 막대에 고무줄을 감는 방향에 따라 고백카가 앞이나 뒤로 움직이는 방향이 달라진다는 사실을 알았어요. 직접 고백카를 만들어 확인해 보세요.


 
앞뒤로 왕복하는 신기한 자동차, 고백카의 비밀은 바로 탄성력이라는 사실! 이제 알았어요~.
자, 그럼 제가 고백카로 박사님이 사는 16차원까지 모셔다 드릴게요. 왔다 갔다 왕복운동을 16000번 하면 빙글빙글 돌면서 차원 이동을 하실 수 있을 거예요! 그럼 출발~!

으악~! 섭섭박사 살려~!

참여독자 : 황무권(서울 행현초 2)

글 : 최영준 기자
사진 : 최영준 기자
사진 : 동아일보
어린이과학동아 2012년 11호


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