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차를 타고 여행을 가다가 옆으로 커다란 버스가 빠르게 지나갈 때가 있어요. 그러면 차가 좌우로 흔들거리곤 하지요. 버스가 만든 진동이 땅을 통해 차로 전달된 걸까요? 사실, 차를 흔드는 건 다름 아닌 ‘공기’랍니다. 어떻게 된 일일까요?

이건 ‘베르누이의 정리’를 통해 설명할 수 있어요. 스위스의 수학자인 ‘다니엘 베르누이’가 1739년에 발표한 법칙으로, 공기의 속도와 압력에 대해 설명한답니다. 공기가 빠르게 흐르는 곳에선 상대적으로 공기의 압력이 줄어들어요. 반대로 공기가 느리게 흐르는 곳에선 공기의 압력이 늘어나지요.

다시 돌아와서, 차를 좌우로 흔드는 공기의 힘에 대해 설명해 볼까요? 버스가 빠르게 지나가면 버스와 함께 공기도 빠르게 지나간답니다. 따라서 버스와 함께 지나가는 공기는 차 주변의 공기에 비해 상대적으로 압력이 낮지요. 이처럼 공기 압력에 차이가 생기면 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 힘이 가해져요. 바로 이 힘이 차를 흔드는 거랍니다.

베르누이의 원리는 스포츠에서도 쉽게 볼 수 있어요. 야구나 축구에서 공에 회전을 주면 공이 휘어서 나가지요? 공의 진행 방향과 회전 방향이 같은 부분에서 공기의 흐름이 빨라지는데, 이로 인해 공기의 압력차가 생기면서 공이 휘는 거랍니다.

공을 공중에 띄워라!

“허팝 파워!”

우리나라에서 가장 인기 있는 크리에이터 중 한 명인 ‘허팝’과 함께 즐거운 과학 놀이를 해 봐요! 이번에 해 볼 과학 놀이는 ‘공을 공중에 띄우는 마술’이랍니다.

마술 비법은 간단해요. 키트를 조립하고, 건전지를 끼운 뒤 관 위에 스티로폼 공을 놓으면 끝! 바람이 나오는  관 위에서 스티로폼 공이 둥둥 떠 있는 것을 볼 수 있답니다. 키트를 책상 아래에 숨기고 스티로폼 공만 책상 위에 떠 있는 것처럼 꾸미면 진짜 마술사처럼 친구들을 놀라게 할 수 있겠죠?

이 마술의 비밀은 앞에서 설명한 ‘베르누이의 정리’에 있어요. 바람이 나오고 있는 관 위에 스티로폼 공을 놓으면 바람이 공의 가장자리를 타고 빠르게 흐른답니다. 베르누이의 정리에 따르면 공기의 흐름이 빨라질 때 공기의 압력은 낮아진다고 했죠? 즉, 바람에 의해 스티로폼 공 주변의 공기 압력이 낮아지는 거랍니다. 그러면 상대적으로 압력이 높은 외부의 공기가 사방에서 스티로폼 공에 힘을 가하기 때문에 공은 이 힘에 갇혀 다른 곳으로 빠져나가지 못하지요. 그 결과, 공이 관 위에 머물며 둥둥 떠 있는 거예요.

스티로폼 공은 외부의 공기에 의해 갇혀 있는 상태이기 때문에 키트의 위치를 옮기면 공도 따라서 함께 움직여요. 이 원리를 응용하면 마치 공이 살아있는 것처럼 보여 더욱 실감나는 마술을 할 수도 있답니다.