앗, 귀신의 장난인가? 춤추는 시계

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“틱…, 틱…, 틱…, 틱….”
으~, 으악~! 시계의 톱니바퀴가 건전지도 없이 혼자 돌아가고 있어요. 어…, 어떻게 된 거죠?
설마 정말 귀신이 시계 바늘을 돌리고 있다면…. 으아악, 무서워요. 섭섭박사님 도와 주세요!

춤추는 시계의 비밀은 무엇?


이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기내~ 모습이~, 보이니~.

이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기박사님~. 저…, 정말 무서워요. 어떻게 시계의 톱니바퀴가 혼자 돌아가는 거죠?

이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기그건 귀신이 톱니를 돌리며 장난치고 있어서라고.

이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기섭섭박사님! 그만하세요!

이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기하하. 미안, 미안. 톱니바퀴가 혼자 돌아가는 이유는 바로 숨겨진 힘 때문이란다.

이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기숨겨진 힘이요? 시계에 건전지를 넣지도 않았고, 제가 실을 당기지도 않았는데 도대체 힘이 어디에 숨어 있다는 거예요?
이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기상진아, 혹시 ‘중력’에 대해 들어 봤니?

이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기당연하죠~. 저는 과학을 가장 좋아한다고요. 중력은 지구가 물체를 당기는 힘이잖아요.
뉴턴이 떨어지는 사과를 보고 만유인력을 생각해 냈대요.
이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기아주 잘 아는 구나. 만유인력은 두 물체가 서로 당기는 힘을 말한단다. 지구와 상진이도 만유인력 때문에 서로 당기고 있지. 이 중 지구가 지구 '중심'으로 물체를 당기는 힘을 중력이라고 해. 물체는 지구 보다 훨씬 작아 당기는 힘이 무시할 정도로 작기 때문이란다.
'춤추는 시계'에도 중력이 숨어 있어. 함께 찾아볼까?


중력이 만드는 톱니바퀴 댄스~!

이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기‘춤추는 시계’의 무거운 추에 중력이 숨어 있어.
추가 작아도 꽤 무겁지? 우리가 느끼는 무게가 바로 지구가 물체를 당기는 힘, 바로 중력이란다.
자, 춤추는 시계를 함께 만들어 볼까?준비물▶우드락 도면(톱니바퀴 2개, 바닥판, 지지대 등),
사각고무, 고무링, 나사, 구슬, 실, 나무막대, 추, 고리걸개❶ 바닥판에 톱니를연결한다.
❷ 나무막대에 긴 실을 꿰어 묶는다.
❸ 지지판을 조립한 뒤 나무막대를 끼운다.
❹ 시침 끝에 구슬추를 감는다.
❺ 금속추를 고리에 끼워 지지판 나무막대에 연결된 실에 연결한다.
❻ 시침을 돌려 지지판 속 나무막대에 금속추가 걸린 실이 감기도록 한다.

이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기자, 이제 금속추를 자연스럽게 놔 보자. 중력에 의해 바닥으로 떨어질거야.

이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기우와~, 금속추가 내려가면서 톱니바퀴가 돌고, 위에 연결된 구슬추도 돌아요.

상진이의 탐구노트❶ 금속추를 더 많이 달아 보자. 금속추를 많이 달수록 무거워진다. 이것은 춤추는 시계에 작용하는
중력이 커졌다는 것을 의미한다.
❷ 중력이 커지면 시침은 어떻게 움직일까?

춤추는 시계에 숨겨진 또 다른 비밀은?

이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기그런데 춤추는 시계가 일정한 시간을 알려 주는 데는 금속추 뿐 아니라 나무 막대에 실을 걸리게 하는 구슬추도 중요한 역할을 하는 것 같은데요?
이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기아주 잘 봤구나! 춤추는 시계에 ‘원심력’이라는 힘도 작용한단다. 원심력은 빙글빙글 도는 물체가 밖으로 튀어나가려는 힘이야. 상진이도 빠르게 도는 놀이기구를 탈 때 몸이 바깥으로 튀어나가려고 했던 것 기억할거야.

이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기맞아요. 그래서 안전벨트를 꼭 하라고 했던 안전요원의 말이 기억나요.

이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기춤추는 시계에서도 실에 달린 구슬이 돌면서 바깥으로 튀어나가려고 하지만 실이 안전벨트처럼 구슬을 잡고 있단다. 하지만 나무막대를 만나면 실이 꺾이면서 막대에 감기지. 그 결과 춤추는 시계가
한 바퀴 돌때마다 한 번 막대에 감기며 일정한 시간을 지키게 된단다.생각해 봅시다

1. 춤추는 시계에 있는 톱니바퀴 2개의 톱니 수를 세어 봅시다.
작은 톱니바퀴가 한 바퀴 돌때, 큰 톱니바퀴는 몇 바퀴를 돌아야 할까요?
2. 구슬을 달고 있는 실의 길이를 재 봅시다. 실이 지금보다 짧거나 길어지면 춤추는 시계가 움직이는
시간이 어떻게 변할까요?이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기상진아, ‘춤추는 시계’가 더 이상 무섭지 않지? 혼자 움직이는 것 처럼 보이지만 사실은 중력과 원심력이라는 힘이 숨어있었단다. 이제 ‘춤추는 시계’와 춤을 춰 볼까~!
이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기이미지 확대하기섭섭박사님은 몸치로군요~!

참여독자 : 박상진(서울 신답초 2)

글 : 최새미 기자
사진 : 최새미 기자
사진 : 동아일보
어린이과학동아 2012년 15호


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