d라이브러리

섭섭박사님의 실험실에 오신 것을 환영합니다으아으아으아~. 무슨 일이냐고요~으요으요으요?

섭섭박사님이 하고 계신 실험 때문이랍니다~으아으아으아. 실험실 전체가 덜덜덜 떨리는 진동으로 가득차서말을 제대로 할 수가 없어요~으요으요으요. 무슨 실험 중인지 함께 만나 보실까요~으요으요으요

● 도전실험 둥근 공이 떴습니다~♬

쌀통 깊숙한 곳에 공이 빠졌다?! 꼭꼭 숨은 공을 찾는 가장 쉬운 방법은 무엇일까요?
단, 쌀을 건드려서는 안 됩니다! 힌트는 ‘진동’에 숨어 있어요.

왜이런일이?☞결과 : 쌀 밑에 가라앉아 있던 탁구공이 위로 떠오른다.
탁구공은 물보다 밀도가 작아 물에 떠요. 그렇다면 탁구공을 물속에 가라앉히려면 어떻게 하면 될까요? 답은 ‘얼음 속에 넣는다’예요. 얼음은 고체 상태의 물이니까요. 액체 상태인 물은 분자간의 움직임이 자유로워 탁구공이 물속에서 자유롭게 움직일 수 있어요. 반면, 고체 상태인 얼음은 물 분자가 서로 단단하게 결합하고 있어서 얼음 속 탁구공은 자유롭게 움직이지 못하지요.

진동이 없을 때의 쌀알들은 컵 속에 가만히 담겨 탁구공을 누르고 있어요. 그러다가 진동이 가해지면 정지해 있던 쌀알들이 움직이기 시작해요. 마치 액체 상태일 때 자유롭게 움직이는 물 분자들처럼, 안마기에서 발생한 진동 덕분에 멈춰 있던 쌀알들이 조금씩 움직이는 거죠. 이 움직임 덕분에 쌀 밑에 가라앉아 있던 탁구공이 쌀 위로 떠올라요. 물보다 밀도가 작은 탁구공이 물 위로 떠오르듯, 쌀보다 밀도가 작은 탁구공이 쌀위로 떠오르는 거죠.

● 한걸음더 ! 땅이 흔들리면 액체처럼 변한다고?

쌀에 진동을 가하면 액체처럼 움직이듯, 땅에도 진동을 가하면 땅이액체처럼 움직인답니다. 지진이 일어나며 생기는 ‘액상화’ 때문이죠.

지난 2017년에 일어난 포항 지진에서 특이한 현상이 나타났어요. 단단했던 땅이 액체처럼 물렁해지며 땅속에서 물이 솟아나왔던 거예요. 이런 현상을 ‘액상화’라고 불러요.

땅속에는 물과 흙 알갱이들이 섞여 있어요. 아무런 진동이 없을 땐 흙 알갱이들이 서로 잘 맞닿아 있는 구조로 단단한 형태를 유지하죠. 하지만 지진이 발생하면 강한 진동에 의해 흙 알갱이들이 이루고 있던 구조가 무너져 땅이 버티는 힘이 줄어들어요. 그러면 흙은 아래쪽으로 가라앉고 그 빈 공간을 지하수가 채우죠. 그 결과, 단단했던 땅이 액체처럼 변해 건물이나 자동차가 땅속으로 가라앉는답니다. 이는 지진의 피해를 더욱 키우는 결과를 초래해요. 실제로 1964년에 일본 니카타에서 지진이 일어났을 때 액상화 현상이 발생하면서 아파트가 그대로 뒤로 드러누워 버리기도 했죠.

이에 올해 3월, 한국건설기술연구원은 액상화 현상을 예측할 수 있는 지도를 개발했어요. 땅속 지층의 구조, 지하수의 상태, 토양의 성분 등을 분석한 정보를 토대로 지진이 일어났을 때 액상화가 일어날 위험성을 지도에 표시한 거죠. 이를 이용하면 지진으로 인한 피해를 미리 예측할 수 있어 대책을 마련하는 데 도움이 된답니다.

● 실험 하나 더 ! 노래에 맞춰 춤추는 슬라임 만들기
이번에 도전할 실험은 ‘춤추는 슬라임 만들기’예요. 노래를 틀면 노래에 맞춰서
꿈틀꿈틀 춤을 춘답니다. 스피커만 있으면 간단하게 만들 수 있어요!

왜이런일이?☞ 결과 : 스피커 위에서 반죽이 이리저리 움직인다.
소리는 ‘공기의 진동’이에요. 공기의 진동이 귓속 고막을 진동시키면, 청각신경이 이 진동을 전기신호로 변환해서 뇌로 전달해 소리를 듣는 거죠. 그래서 공기가 거의 없는 우주에선 아무런 소리도 들을 수 없답니다.

스피커에서 소리가 나는 이유는 스피커에 들어있는 진동판이 공기를 진동시키기 때문이에요. 소리가 나고 있는 스피커에 손을 대보면 진동을 느낄 수 있죠. 소리가 크면 스피커의 진동이 커지고, 음이 높아지면 스피커의 진동은 빨라진답니다. 공연장에서 사용하는 큰 스피커는 땅이 울릴 정도로 강하게 진동하죠.

스피커 위에 올려놓은 전분 반죽이 춤을 추는 이유는 스피커의 진동이 전분 반죽으로 전달되기 때문이에요. 스피커에서 나오는 소리가 클수록 스피커의 진동판이 강하게 진동하기 때문에 전분 반죽은 더 격렬하게 춤을 춘답니다.