부력으로 둥둥 물로 가는 친환경 보트

  • 확대
  • 축소


오호~. 드디어 완성! 이제 여기에 물을 부으면….

어? 섭섭박사님, 잠시만요~! 종이로 만든 배에 물을 부으면 다 젖어서 가라앉잖아요.


음음~. 전혀 걱정할 필요가 없어~. 사실 이 배는….

물에 쉽게 젖지 않는 종이로 만든 배거든! 게다가 여기에 물을 부으면 앞으로 슝슝 나간다고~!
섭섭박사님! 얼른 물 넣고 출발해요~!



1 배가 둥둥 뜨는 힘, 부력

주형이가 아주 똑똑하구나~! 맞아. 종이를 코팅해서 물에 젖지 않도록 만들었단다.

아하! 그럼 물에 닿아도 괜찮겠네요~!

박사님! 그런데 이 배는 어떻게 물에 둥둥 떠 있을 수 있는 거죠?

아, 배가 물 위에 떠 있을 수 있는 이유는 바로 부력! 액체나 기체 속에 있는 물체가 중력과 반대 방향으로 받는 힘을 부력이라고 하지. 열기구가 하늘에 둥실둥실 뜰 수 있는 것도 부력 덕분이란다.

그런데 어떤 물체는 물에 뜨지만 물에 뜨지 않는 물체도 있잖아요.

맞아~. 물에 가라앉는 물체는 부력보다 중력이 더 세기 때문이야. 부력은 물같은 유체 속에 있는 물체 부피에 비례하고 물체 무게에 반비례하거든. 따라서 물에 잠긴 물체의 부피가 작고 무게가 무거우면 물에 가라앉는 거지.

아하! 그래서 나무젓가락은 물에 뜨지만 쇠젓가락은 물에 가라앉는군요!

그렇지! 하지만 종이 단면에는 코팅이 안 돼 있기 때문에 조심해야 해. 그럼 이제 물을 넣고….



2 물로 가는 친환경 보트를 만들어라!

부력에 대해 확실히 알았다면 이제 물로 가는 친환경 보트를 만들어 보자!
물이 닿는 부분을 테이프로 한 번 더 감싸 주면 물에 더 안 젖겠지?



3 형제의 워터 보트 대결!


섭섭박사님~! 드디어 보트를 완성했어요!

우리를 닮은 피규어를 태워서 실험해 보자!

좋아~! 그럼 누구 보트가 빨리 가는지 볼까? 대결 시작~!

4 빨리 가는 보트를 만들려면?

오호~! 지형이, 주형이 보트 속도가 막상막하인데? 욕조 한 바퀴를 금세 돌았어!

박사님! 보트가 부력으로 물 위에 떠 있을 수 있는 건 알겠는데, 어떤 힘으로 보트가 앞으로 나가는 건지 궁금해요~.

작용반작용의 법칙이라고 들어 봤지? A물체가 B물체에 힘을 가하면 B물체 역시 A물체에게 반대 방향으로 똑같은 크기의 힘을 가한다는 게 바로 작용반작용의 법칙이야. 여기선 보트 배수구에서 물이 나오는 게 작용, 보트가 반대 방향으로 나아가는 건 반작용의 결과지!

저는 기둥에 물을 가득 채워 볼래요! 그럼 보트도 빨리 가지 않을까요?

음음~. 아까 부력이 물체의 무게에 반비례한다고 말했잖아. 물론 물을 많이 넣으면 보트 속도가 빨라질 수 있지만 무게도 무시하면 절대 안 돼~! 물을 너무 많이 넣어서 보트 무게가 무거워지면 꼬르륵하고 물에 가라앉을수 있으니까 조심해야 해.

눈금을 보고 물의 양을 조절하면서 여러 번 실험을 하면 가장 빠른 속도를 낼 수 있는 방법을 찾을 수 있겠군요? 다시 대결할래요~!

그래. 그런데 잠깐만! 잠시 욕실에서 나가 줄래? 내…, 내가 좀 급해서….

으윽~! 박사님~!



참여독자 : 손주형(서울 잠일초 6), 손진형(서울 잠일초 5)

글 : 이혜림 기자 pungnibi@donga.com
사진 : 이혜림 기자 pungnibi@donga.com
어린이과학동아 2013년 18호