d라이브러리 2021년 10호 어린이과학동아

과학은 재밌지만 물리 공부는 어렵다고?
그래비트랙스에서 나만의 트랙을 만들고 액션 스톤을 굴려 봐. 중력을 받아 쌩쌩 달리다가 자기력으로 착!
재미있게 놀면서 물리 법칙도 배울 수 있지!

구슬을 ‘잘’ 굴리는 방법이 있다고? 그래비트랙스 언박싱

상자를 가볍게 흔들자, 플라스틱이 부딪치며 ‘잘그락’ 하는 소리가 났어요. 기자가 그래비트랙스 상자를 열어 보니 육각형 모양의 타일과 다양한 길이의 트랙이 잔뜩 들어 있었죠.
뭐부터 시작할지 고민하다가 먼저 육각형 구멍이 있는 넓은 플레이트를 책상 위에 쫙 깔았어요.

그리고 타일 플레이트 이곳저곳에 기둥 타일과 방향을 바꿔주는 커브 타일, 자석 대포 등 다양한 타일을 쌓아 올렸죠. 타일과 타일 사이는 기찻길처럼 생긴 트랙으로 연결했어요. 마지막으로 가장 높은 곳에 출발점 타일을 올리면 나만의 트랙 완성! 자, 이제 한번 굴려 볼까요? 출발점 타일에 구슬 ‘액션 스톤’을 올린 뒤, 시작 버튼을 누르자 액션 스톤이 도르르 굴러가기 시작했어요. 트랙을 따라 천천히 굴러가던 액션 스톤은 금세 속도가 붙으며 쌩쌩 달렸죠. 혹시 중간에 멈추지는 않을까, 아니면 트랙 밖으로 튕겨 나가진 않을까 걱정하며 굴러가는 액션 스톤을 눈으로 바쁘게 좇았어요.

이렇게 구슬을 굴리는 골드버그 장치를 ‘마블 런’이라고 불러요. 골드버그 장치는 사물들의 연쇄 반응을 이용해 간단한 일을 복잡하게 해결하는 엉뚱한 기계장치예요. 미국의 만화가 루브 골드버그가 1900년대 초 자신의 만화에서 처음 선보였지요. 장치가 처음부터 끝까지 알아서 진행되게 설계하려면, 상상력과 끈기가 필요해요. 그래서 미국항공우주국(NASA)에서는 직원 교육 과정으로 골드버그 장치 만들기를 진행하기도 했답니다.

쌩쌩 달리는 액션 스톤을 따라가면 물리 법칙이 쏙쏙!

그래비트랙스를 더 신나게 즐기고 싶다면, 기둥 타일을 더 쌓아서 액션 스톤의 출발점을 한 층이라도 더 높게 만들어 보세요. 액션 스톤의 속도가 훨씬 빨라질 거예요.

그 이유는 높은 곳으로 올라갈수록 액션 스톤의 ‘위치에너지’가 커지기 때문이에요. 물체가 높은 곳에서 떨어지기 시작하면 위치에너지가 물체의 ‘운동에너지’로 전환돼요. 물체는 지구 중력의 반대 방향으로 갈수록 위치에너지가 커지기 때문에, 높은 곳에서 출발할수록 더 빠른 속도로 트랙을 달릴 수 있게 되지요.

꼭 내리막길만 있어야 한다는 법은 없죠! 오르막길도 만들 수 있어요. 빠르게 구르던 액션 스톤이 오르막길을 따라 올라가면, 속도가 느려지는 모습을 관찰할 수 있지요. 운동에너지가 위치에너지로 전환된 거예요. 그 후 내리막길이 시작되면, 다시 위치에너지가 운동에너지로 전환되어 속도를 낸답니다.

이는 롤러코스터와 같은 원리예요. 승객을 태우고 출발한 롤러코스터는 먼저 높은 곳으로 올라가요. 롤러코스터의 위치에너지를 증가시키기 위해서지요. 이후 정상에 다다른 롤러코스터는 위치에너지를 운동에너지로 전환해 빠른 속도로 트랙을 달리며 짜릿함을 선사한답니다!