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4월 1일 만우절이 점점 다가오자 섭섭박사님은 아이들에게 자신이 초능력자라고 말했어요. 아이들은 섭섭박사님의 말을 의심하며 물을 거꾸로 흐르게 하면 믿겠다고 말했지요. 그러자 섭섭박사님은 당장 보여 주겠다며 큰소리를 쳤어요. 과연 물을 거꾸로 흐르게 하는 방법이 있을까요?


힌트 하나. 물은 왜 아래로 흐를까?
지구의 모든 물체는 중력의 영향을 받아요. 물도 마찬가지예요. 중력은 항상 지구의 중심 방향으로 작용하지요. 그래서 공중에서 물체를 놓으면 지면으로 떨어지는 거랍니다.

반대로 중력이 없는 우주에서는 물체가 둥둥 떠 있어요. 물을 쏟아도 주변에 작용하는 힘이 없기 때문에 한 방향으로 흐르지 않고, 공중에 떠다니지요.

따라서 땅을 뚫고 솟구치는 간헐천이나 아주 센 힘으로 하늘을 향해 던진 공처럼, 중력보다 큰 힘이 중력의 반대 방향으로 작용하면 물체는 위로 솟아올라요.

힌트 둘. 시간을 거꾸로 돌리는 착시?!

가끔 영상을 보다가 빠르게 회전하는 프로펠러가 실제 방향과 반대로 도는 것처럼 느껴진 적 있나요? 바로 1/30초 마다 1장의 사진을 보여 주는 영상의 주기와 프로펠러가 도는 주기가 맞지 않을 때 일어나는 착시 현상이에요.

초침만 있는 시계를 55초마다 보는 사람이 있다고 가정해 봐요. 맨 처음에는 초침이 0초에 놓인 걸 볼 거예요. 두 번째는 55초, 세 번째는 50초… 순으로 시계를 보다 보면 시계가 거꾸로 가는 것처럼 느껴지겠지요? 이 현상은 60초를 주기로 한 바퀴를 도는 시계를 55초 주기로 보기 때문에 일어나요.

 

실험 방법 하나. 기체의 압력으로 물을 밀어 올려라!

원리: 초가 타는 반응은 연소과정이다. 연소는 물질이 산소 기체와 결합할때 빛과 열을 내면서 타는 현상이다. 이때 이산화탄소 기체가 발생하는데, 이산화탄소의 일부는 물에 녹는다. 즉, 발생한 이산화탄소 기체의 양보다 줄어든 산소 기체의 양이 더 많기 때문에 연소 후 컵 안의 기체 양은 반응 전보다 줄어든다.

같은 부피에서 기체의 양이 줄어들면 기체가 주위를 밀어내는 힘인 압력이 낮아진다. 그 결과 컵 안의 압력은 컵 밖의 압력인 대기압보다 작아지고, 이 차이만큼 컵 밖에서 안쪽으로 물이 밀려 올라간다.

실험 방법 둘. 착시를 이용하라!

원리: 스피커에서 28Hz의 소리가 흘러나오면, 스피커는 1초에 28번 진동한다. 동시에 스피커에 고정된 호스도 함께 진동하며 물줄기는 S자 파형을 그린다. 이때 S자 파형 하나를 완성하는 데 1/28초가 걸린다.

한편 섬광 발생기의 주파수를 30Hz에 맞추면 조명은 1/30초에 한 번씩 깜빡인다. 그럼 S자 파형 하나를 만드는 시간보다 조명이 켜졌다 꺼지는 간격이 더 짧다. 즉, 한 파형이 채 완성되지 못한 상태로 조명이 켜져서 바로 전에 본 모습보다 물방울이 위쪽에 있는 것처럼 보인다. 이때 빠른 속도로 조명이 깜빡이기 때문에 연속된 장면처럼 느껴져서 물이 위로 올라가는 것처럼 보인다.