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일 년 중 가장 나들이하기 좋은 5월이 왔는데 코로나19 때문에 어디 놀러가기도 조심스럽죠? 그런 친구들을 위해 섭섭박사님이 집콕 메이커 시간을 준비했어요. 바로 놀이공원 만들기! 놀이공원, 이제 가지 말고 만드세요!

<;내가 만드는 메이커 스쿨>; 놀이공원에서 즐기는 짜릿한 과학!

굉음을 내며 지나가는 롤러코스터, 땅으로 곤두박질칠 것만 같은 바이킹…, 상상만 해도 짜릿하죠? 놀이공원에서 롤러코스터나 바이킹을 탈 때 가장 짜릿한 순간은 뭐니 뭐니 해도 ‘높은 곳에서 떨어질 때’예요. 이 순간 ‘위치 에너지’가 ‘운동 에너지’로 바뀐답니다. 위치 에너지는 어떤 위치에 있는 물체에 저장된 에너지를 뜻해요. 예를 들어 중력에 의한 위치 에너지는 높은 곳에 있을수록, 탄성에 의한 위치 에너지는 용수철을 길게 잡아당길수록 더 많이 저장되죠. 즉, 롤러코스터는 더 높은 곳에서 떨어질수록 더 큰 위치 에너지를 갖기 때문에, 운동 에너지로 바뀌었을 때 더 빠른 속도를 내는 거예요. 

미국 뉴저지주에 위치한 식스 플래그스 그레이트 어드벤처 놀이공원에는 무섭기로 유명한 ‘킹다카’ 롤러코스터가 있어요. 이 롤러코스터는 127m, 그러니까 아파트 40층 높이까지 올라갔다가 아래로 곤두박질치며 시속 200km로 달리죠. 그야말로 대단한 에너지의 전환이죠?

<;알아보자!>; 빙글빙글 돌아가는 회전 비행기의 속도를 조절하라!

대관람차, 회전 접시, 회전 비행기까지! 섭섭박사님은 다양한 놀이기구들을 직접 뚝딱뚝딱 만드셨어요. 놀이기구 안에는 모터가 장착되어 있어서 전원을 켜니 놀이기구가 빙글빙글 돌아갔지요.
그런데 회전 비행기에 붙어있던 다이얼을 돌리자 회전 비행기가 돌아가는 속도가 변했어요. 섭섭박사님은 “다이얼 속 ‘가변저항’ 때문”이라고 설명하셨답니다. 가변저항은 ‘저항의 값을 바꿀 수 있는 기기’를 뜻해요. 그런데 저항은 무엇이고 저항의 값이 변하면 왜 비행기의 회전 속도가 바뀌는 걸까요?

회전 비행기는 배터리에서 만든 전기 에너지가 모터를 통해 회전 에너지로 바뀌며 작동해요. 모터를 빨리 돌리려면 모터에 많은 양의 전기 에너지를 공급해야 하죠. 그런데 여기서 모터에 전기 에너지를 공급하는 걸 방해하는 요소가 있어요. 이것이 ‘저항’이랍니다. 

저항은 전기회로에서 전자의 흐름을 방해하는 요소예요. 보통 저항은 전선이 너무 가늘거나 전선의 재질이 전기를 잘 통하지 못할 때 커진답니다. 앞서 가변저항이 ‘저항의 값을 바꿀 수 있는 장치’라고 했죠? 가변저항을 돌리면 저항의 값을 줄이거나 늘릴 수 있답니다. 저항을 늘리면 모터로 전기 에너지가 적게 공급돼 모터가 천천히 돌고, 저항을 줄이면 반대로 전기 에너지가 많이 공급돼 모터가 빨리 돌아 회전 비행기의 속도가 변하는 거죠.