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촛불 위에 놓아둔 종이 뱀이 빙글빙글 돌아간다. 구멍 뚫린 음료수 깡통이 혼자서 빙글빙글 돌아간다.


돌아가는 종이뱀

■ 왜 그럴까?
양초에 불을 붙이면 그 주변의 공기는 따뜻해져 밀도가 작아진다. 따라서 가벼워진 공기는 위쪽으로 올라가기 때문에 촛불의 위쪽에는 위 방향으로 공기 흐름이 계속된다. 이것은 일종의 바람과도 같다.

바람을 맞으면 바람개비가 회전하는 것처럼 종이뱀은 계속 아래쪽에서 바람을 맞아서 회전을 하게 되는 것이다. 양초가 아니라 다른 불을 사용해도 마찬가지 결과를 볼 수 있다.


돌아가는 깡통

■ 왜 그럴까?

구멍을 막고 있던 손가락을 떼면 물이 흘러나오기 시작한다. 이때 물이 나오는 방향과 반대방향으로 깡통이 돈다. 즉 깡통이 도는 방향과 물이 빠져 나오는 방향은 반대다. 이는 물을 나오게 하는 힘(작용)에 대한 반작용이 작용한 것이다. 여기에서 작용은 물이 한쪽방향으로 빠져나가도록 하는 힘이고 반작용은 캔을 회전시키는 힘이다.

이 현상을 응용한 예는 스프링쿨러다. 스프링쿨러는 잔디밭에 물을 주는 기구로, 스프링쿨러가 회전하면서 물이 내뿜어진다. 그 이유는 물이 나오는 구멍을 이 뚝딱실험처럼 일정한 방향으로 향하게 했기 때문에 물이 나오면서 그 반작용으로 회전하게 되는 것이다. 이 실험은 헤론의 열기관을 응용한 것으로 수증기 대신 물줄기를 이용했다.

■ 헤론의 열기관

역사상 기록된 최초의 열기관은 고대 이집트의 알렉산드리아에서 태어난 헤론이 서기 60년경에 만든 것이다. 헤론은 밀폐된 금속 냄비의 뚜껑에 2개의 파이프를 연결하고, 그 사이에 둥그런 금속구를 설치했다. 그리고 금속구의 양쪽에 기체가 빠져나갈 파이프를 달아놓았다. 냄비에 물을 붓고 외부에서 가열하면 물이 끓으면서 금속구의 양팔에서 나온 수증기가 공기 중으로 분출되면서 그 반작용으로 금속구가 돌아간다. 이것이 바로 헤론의 열기관 작동방식이다.