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“에이, 건전지가 다 떨어졌네?” 움직이던 장난감이 멈추자, 장난감을 가지고 놀던 기자단 친구들이 울상이 되었어요. 그러자 섭섭박사님이 걱정하지 말라며 친구들을 안심시켰죠. “괜찮아, 얘들아. 건전지가 없어도 움직이는 장난감을 만들면 되지!” 건전지 없이도 움직이는 신기한 워킹토이, 지금부터 함께 만들어 볼까요?

[만들어 보자] ‘무게 중심’이란?

손가락 위에 공책을 올려놓고 균형을 잡아본 적 있나요? 처음에는 자꾸 떨어지던 공책이, 손가락의 위치를 조금씩 움직이다 보면 어느 순간 균형을 잡고 떨어지지 않죠. 이렇게 물체의 어떤 곳을 매달거나 받쳤을 때 균형을 이루는 점을 ‘무게 중심’이라고 해요. 무게 중심에서는 무게가 어느 쪽으로도 치우치지 않아서, 공책이 기울어지지 않고 손가락 위에 있을 수 있죠.

모든 물체는 무게 중심을 가집니다. 사람의 무게 중심은 대략 배꼽 가까이에 있어요. 우리가 움직이려면 무게 중심을 움직여야 하죠. 이 원리를 이용하면 손가락 하나로도 천하장사가 될 수 있답니다.

우선 한 사람이 벽에 등을 기대고 앉아요. 그리고 다른 사람이 앉은 사람의 이마를 손가락으로 누르면 앉은 사람은 아무리 애를 써도 일어날 수 없어요. 앉은 사람이 일어나려면 몸의 무게 중심을 앞으로 움직여야 하는데, 손가락으로 이마를 누르면 무게 중심을 움직일 수 없기 때문이랍니다.

스스로 걷는 워킹토이 만들기

[본격 메이킹 비법] 워킹토이를 만들어 보자!

미션1. 무게중심을 찾아라

섭섭박사님은 기자단 친구들에게 다각형 모양의 골판지와 실, 클립을 나눠 주셨어요. 고개를 갸우뚱하는 친구들에게 “먼저 무게 중심을 찾는 연습을 해 보자”고 말씀하셨죠.

기자단 친구들은 다각형 골판지의 한 꼭짓점에 클립을 매단 실을 붙였어요. 그리고 골판지를 수직으로 세우자 클립의 무게 때문에 실이 아래 방향으로 늘어졌지요. 기자단 친구들은 늘어진 실을 따라 골판지 위에 펜으로 선을 그렸어요. 친구들은 같은 방법으로 다른 꼭짓점에서도 선을 그렸죠.

그러자 두 선이 만나는 교점이 생겼어요. 섭섭박사님은 이 교점이 골판지의 무게 중심이라고 알려주었어요. 기자단 친구들이 점 아래 손가락을 대고 균형을 잡자, 골판지가 손가락 위에서 떨어지지 않았어요. 교점이 무게 중심이어서 골판지가 기울어지지 않은 거지요.

섭섭박사님은 신기해하는 친구들에게 “모든 물체에는 무게 중심이 있지만, 항상 물체의 안에 들어있지는 않다”며, “도넛을 상상해 보자”고 하셨어요. 도넛의 무게 중심은 도넛의 비어있는 중간 부분에 있죠. 그래서 우리는 손 위에 도넛을 세울 수는 없답니다.

미션2. 워킹토이의 움직임을 파악하라!

섭섭박사님과 무게 중심에 대해 알아본 기자단 친구들은 워킹토이를 만들기 시작했어요. 종이
를 접어 만든 워킹토이 머리와 몸체에 볼트와 너트로 뒷다리를 연결했지요.

이 볼트와 너트야말로 워킹토이의 핵심이에요. 무거운 금속으로 만들어진 볼트와 너트는 장난감의 무게 중심을 결정하는 동시에, 뒷다리의 회전축이 돼요. 워킹토이의 뒷다리가 경사로를 디디도록 올려놓으면, 경사 때문에 워킹토이의 무게 중심이 뒷다리 앞쪽으로 나와요. 그래서 워킹토이는 쓰러질 듯, 앞으로 움직이게 돼요.

하지만 워킹토이는 쓰러지지 않아요. 워킹토이의 앞다리가 경사로를 딛기 때문이죠. 그 사이 워킹토이의 뒷다리가 그네처럼 앞으로 움직이면서 경사로를 밟으면, 다시 앞다리가 앞으로 나와요. 이 동작을 반복하면서 워킹토이는 경사로 아래로 계속 움직이게 돼요. 이렇게 중력과 관성으로 움직이기 때문에, 워킹토이는 건전지가 필요없답니다.

[내가 만드는 메이커 스쿨] 워킹토이로 달리기 시합을!

기자단 친구들은 사인펜과 색연필로 강아지의 모습을 그리고 색칠해 워킹토이를 꾸몄어요. 곧 예쁜 강아지 여섯 마리가 탄생했지요. 알록달록 무늬가 예쁜 ‘알록이’부터 앙증맞은 ‘체리’까지, 여섯 친구는 저마다 특색있는 워킹토이를 완성했어요.

섭섭박사님은 여섯 친구의 워킹토이를 모아 달리기 시합을 벌였어요. 누구의 워킹토이가 가장 빨랐을까요? “하나, 둘, 셋!” 시작과 함께 김이호 친구의 워킹토이가 가장 먼저 바닥에 도착했어요. 기분이 좋아진 김이호 친구는 워킹토이에게 ‘일등이’라는 이름을 붙여주었답니다.

이번 메이커 스쿨에 참가한 이신형 친구는 “워킹토이가 별다른 동력 없이도 움직이는 모습이 신기하다”고 말했어요. 장수아 친구는 “무게 중심에 대해 알 수 있어서 좋았다”며, “다른 친구들과도 함께 가지고 놀고 싶다”는 소감을 밝혔답니다.