d라이브러리

사회적 거리두기 정책이 완화되며 5월 2일부터 국내 모든 학교의 등교가 정상화됐어요. 섭섭박사님도 처음엔 친구들을 만날 생각에 설렜지만, 시간이 지나면서 피로가 덮쳤는데요…. “저절로 일어나 빠르게 달려가는 방법, 어디 없을까?”

도전
실험

내가 색종이라면 저절로 일어날 텐데~!

섭섭박사님은 저절로 일어나는 방법을 보여주겠다며 베개 속에 숨겨둔 색종이를 꺼냈어요. 그리고는 몸은 꼼짝 않고 누워서 손으로 색종이를 접기 시작했지요. 그랬더니 놀랍게도 색종이가 혼자 벌떡 일어나는 것이 아니겠어요?

왜 
이런 일이?

>; 결과 : 색종이가 벌떡 일어난다.
이 현상은 색종이의 무게중심 때문에 생겨요. 무게중심이란 물체의 어떤 부위를 뾰족한 받침대 위에 올렸을 때 어느 쪽으로도 기울지 않고 수평을 유지하도록 하는 지점을 말해요. 대표적으로 시소는 무게중심을 이용한 놀이기구예요. 양쪽에 아무도 앉지 않으면 균형을 유지하지요.
시소의 어느 한쪽에 사람이 앉으면 무게중심은 그쪽으로 이동해요. 무게중심은 물체의 무게가 쏠린 쪽에 형성되기 때문이에요. 위 실험에서도 색종이의 무게중심은 여러 번 접힌 뒤쪽에 있어요. 따라서 색종이를 눕히면 뒤쪽에 형성된 무게중심을 따라 색종이가 뒤쪽으로 기울다가 마침내 색종이가 벌떡 일어서는 거랍니다.

한걸음 
더!

무게중심을 알아야 안전하다?!

자동차와 킥보드가 색종이처럼 벌떡 일어서면 어떻게 될까요? 큰 사고가 나겠지요. 무게중심은 사고 예방에 중요한 개념이랍니다!

지난해 5월부터 전동 킥보드 이용 가능 연령이 만 13세에서 만 16세로 오르고 안전모를 쓰고 원동기 면허를 취득해야 하도록 법이 바뀌었지요. 2017년부터 2020년까지 전동 킥보드 사고가 매년 2배씩 늘어났다는 경찰청의 통계 발표가 근거로 작용했지요.

전동 킥보드는 다른 교통수단에 비해 위험해요. 바퀴가 작을 뿐만 아니라 이용자가 서서 이용하기 때문에 무게중심이 높아 물체가 기울어졌을 때 다시 오뚜기처럼 원래 모습으로 되돌아오는 ‘복원력’이 떨어지기 때문이에요. 예를 들어 삼각형의 한 변이 바닥으로 오도록 삼각형을 세우면, 무게중심이 아래쪽에 생겨 왼쪽이나 오른쪽으로 기울여도 금세 제 모습을 찾아 다시 우뚝 서요. 반면에 삼각형의 뾰족한 꼭짓점이 바닥으로 오도록 삼각형을 세우면, 무게중심이 높아져 조금만 기울여도 금세 넘어져요. 무게중심이 위쪽에 있는 전동 킥보드도 뒤집힌 삼각형처럼 조금만 기울어져도 쓰러지기 쉬운 구조인 거죠.

2021년 8월, 연세대학교 연구팀은 2017년부터 2020년까지 전동 킥보드 사고로 강남세브란스병원 응급진료센터를 방문한 총 256명을 조사한 결과, 절반이 머리 앞쪽이 다친 것으로 나타났어요. 전동 킥보드는 무게중심이 높아 급히 멈췄을 때 앞으로 고꾸라지며 넘어질 가능성이 크기 때문이죠. 따라서 얼굴을 모두 가리는 헬멧 착용이 필수랍니다.

실험 
하나 더!

내가 따뜻한 물이라면 빠르게 달려갈 텐데~!

실험으로 기운을 차린 섭섭박사님이 등교 준비를 하다 시계를 보니, 아이쿠! 지각이네요. 그런데 섭섭박사님, 웃으시더니 빠르게 달려가는 아이디어가 떠올랐대요!

왜 
이런 일이?

>; 결과 : 따뜻한 물이 차가운 물보다 빠르게 빠져나온다!
모든 물체는 눈으로 볼 수 없는 작은 입자인 원자나 분자로 이뤄져 있어요. 물도 수소 원자 두 개와 산소 원자 하나가 합쳐진 물 분자들로 구성되지요. 이런 입자들은 스스로 끊임없이 움직이는 운동을 하는데, 이를 ‘분자 운동’이라고 해요.
물체의 온도를 높여주면 물체를 구성하는 분자들은 운동에너지가 커져요. 그러면 분자들의 운동 또한 활발해지지요. 따라서 따뜻한 물의 물 분자들은 차가운 물의 물 분자보다 속도가 빠르게 움직여요. 이런 탓에 따뜻한 물의 물 분자들이 차가운 물의 물 분자보다 종이컵의 구멍을 빠르게 빠져나갈 수 있지요. 
추가 실험을 하고 싶다면 각 물에 색소나 소금, 설탕을 넣어 보세요. 따뜻한 물에서 색소가 퍼지고 소금과 설탕이 녹는 속도가 더 빠를 거예요. 이것도 역시 분자 운동의 속도 차이 때문이랍니다.