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[도전! 섭섭박사 실험실] 섭섭박사를 공중에 띄워라!



어느 화창한 여름날, 산책을 하던 섭섭박사님은 우연히 마술쇼를 구경하게 됐어요. 그 순간, 섭섭박사님의 머릿속에 재미있는 생각이 떠올랐답니다. 바로 공중부양 마술을 연습해 칠월 씨에게 보여 주는 거예요. 마술의 기본은 실험! 멋진 공중부양 마술을 보여줄 수 있는 과학실험은 무엇이 있을까요?





지구의 물체는 모두 중력을 받아요. 중력은 질량을 가진 물체가 다른 물체를 끌어당기는 힘이에요. 중력의 크기는 질량에 비례하기 때문에 지구 위의 모든 물체는 더 큰 질량을 가진 지구 중심을 향해 끌려간답니다. 덕분에 물체들은 제자리에 놓여 있을 수 있어요.

반면 중력이 작용하지 않는 우주 공간에서는 끌어당기는 힘이 없어요. 그래서 사람이나 물체들이 둥둥 떠다니지요.

즉, 지구에서는 우리가 위로 뛰어오른다 해도 중력이 몸을 아래로 끌어내린답니다. 그래서 마음대로 공중부양할 수 없지요.
 




하늘을 나는 비행기도 끊임없이 지구가 아래로 당기는 힘을 받고 있어요. 하지만 공기가 비행기를 떠받치는 힘인 ‘양력’이 중력보다 강하기 때문에 공중에 떠 있을 수 있답니다. 이처럼 중력의 반대 방향으로 향하는 힘이 있다면 물체를 공중에 띄울 수 있지요.

속도를 이용할 수도 있어요. 예를 들어 로켓은 꽁무니에서 내뿜는 가스의 강한 분출력과 반대되는 방향으로 힘을 받아 지구를 벗어날 수 있답니다. 이때 로켓의 속도가 빠를수록 더 강한 힘을 낼 수 있어요. 지구 중력을 벗어날 수 있는 속도를 ‘탈출속도’라고 불러요.
 






 
풍선을 천으로 열심히 문지른 뒤, 역시 천으로 문지른 둥글고 가느다란 비닐을 풍선 위에 얹어 보자. 풍선을 향하는 방향에 맞춰 비닐 끈이 둥실둥실 떠오를 것이다. 비닐이 공중부양하는 힘은 어디에서 나왔을까?

물체를 다른 물체로 문지르면 한쪽 물체 표면의 전자가 떨어져 나와 다른 쪽 물체로 이동한다. 전자를 얻은 물체는 (-) 전기를 띠고, 전자를 잃은 물체는 (+) 전기를 띠게 된다. 이 현상을 ‘대전’이라고 한다.

그런데 전기 역시 자석처럼 인력과 척력을 갖고 있다. 서로 다른 극끼리는 당기지만 같은 극끼리는 밀어낸다. 고무와 비닐은 모두 (-) 전기를 띠기 쉬운 물질이다. 그래서 대전된 풍선에 비닐을 갖다대면 서로 밀어내면서 비닐이 공중부양하게 된다.



세상은 3차원, 즉 입체 공간으로 이루어져 있어요. 하지만 사진이나 영상은 평면인 2차원으로 기록되지
요. 그런데 레이저 같은 강력한 빛이 서로 간섭하는 현상을 이용하면 입체 영상을 만들 수 있어요. 이렇게
입체 영상을 만드는 기술을 ‘홀로그래피’, 만들어진 영상을 ‘홀로그램’이라고 한답니다.

홀로그램 영상을 투명한 막에 쏘아 비추면 아무 것도 없는 허공에 물체의 상을 만들 수 있어요. 실험에서
는 OHP 필름으로 만든 기울어진 면이 투명한 막 역할을 해요. 그래서 피라미드 안쪽 공간에 마치 섭섭박
사님이 둥둥 떠 있는 것처럼 보이는 거랍니다. 착시로 만든 공중부양이지요.

다양한 공중부양 실험을 하는 모습과 실험 결과를 <어린이과학동아> 홈페이지에 올려 주세요. 멋진 실험 모습을 뽑아 ‘반짝반짝 소개터’에 싣고 선물을 보내 드릴 거예요~. 많이 참여해 주세요!

글 : 김은영 어린이과학동아 gomu51@donga.com
사진 : 김은영 어린이과학동아 gomu51@donga.com
사진 : 게티이미지뱅크
이미지 출처 : 김은영 기자, 게티이미지뱅크

어린이과학동아 2016년 16호
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