움직이는 힘의 에너지

움직이는 건 뭐지? ㅣ 아이과학
김동광 지음, 이형진 그림, 최경희 기획 / 미래엔아이세움 / 2011년 4월

 가만히 살펴보면, 세상에 둥근 건 공만이 아니죠. 아이가 타고 노는 세발 자전거, 엄마 아빠가 운전해 타는 자동차, 요구르트 아줌마가 끄는 손수레, 땅속을 달리는 커다란 지하철 모두 공처럼 둥글게 생긴 바퀴를 가졌어요. 게다가 세탁기, 녹음기, 컴퓨터 하드 디스크에 이르기까지 바퀴의 원리를 이용하고 있고요. 그런데 공처럼 둥글게 생겨 작은 힘으로 움직이는 바퀴는 걷고, 뛰고, 달리는 사람의 발과 닮은 꼴이라 달리는 속도에 따라 걸을 때와 달릴 때의 발놀림이 달라져요.

동물이나 사람이나 힘껏 달릴 때에는 잠깐 동안 두 발이 모두 공중이 떠 있는 때가 있을 정도로 발놀림이 빨라지고요. 특히나 동물에게 빨리 달리는 능력은 아주 중요해서 늘 숲과 초원에서는 목숨을 걸고 쫓고 쫓기는 경주가 벌어지곤 하죠. 먹이를 잡아야 하는 맹수는 먹잇감보다 빨리 달리지 않으면 먹잇감을 놓칠 수 있고 쫓기는 동물은 맹수가 나타나면 재빨리 도망을 쳐야 살 수 있어요. 그러니 움직이려면 동력이 있어야 하는데 자동차가 달릴 수 있는 건 엔진이 회전하는 힘을 줘 그 힘으로 바퀴를 굴러 움직이게 되죠.  

    

멀리 던지기 선수는 힘만으로 하는 게 아니예요. 공이 날아가는 각도가 적당해야 하는데 각도가 알맞으면 힘이 작아도 공은 멀리 날아가요. 그리고 작은 힘도 많이 모이면 큰 힘이 될 수 있어서 우리 눈에는 보이지 않지만 바람은 커다란 돛단배를 움직이게 하고 바람개비, 아름드리 나무를 뿌리채 뽑거나 지붕을 날려 보내기도 하죠.   

  

 심지어  하루종일 날갯짓을 해야 하는 새들도 공기를 위, 아래 밀어내는 반발력으로 앞으로 나아가고요. 비행기의 날개역시 새의 날개처럼 움직이진 않지만 비행기는 프로펠러를 돌려 공기를 뒤로 밀어 내거나 제트 엔진으로 뜨거운 공기를 뒤로 내뿜으면서 하늘을 나는 힘을 얻어요. 모습은 다르지만 새와 비행기 모두 에너지를 이용해서 하늘을 나는 셈이예요. 새가 먹이 속의 화학에너지를 운동 에너지로 변환시키는 것처럼 강력한  비행기의 엔진은 연료 화학에너지가 운동 에너지로 바꾸어 하늘을 나는 원리와 같죠. 

   

  또한 살아있는 것은 무엇이든 쉬지 않고 움직이며 우리가 살고 있는 세상은 많은 움직임이 있어요. 엄마 뱃속에 있는 아기의 움직임이나 땅을 밀어 내고 올라오는 새싹, 바람에 흔들리는 나무와 풀, 비탈을 구르는 돌멩이, 하늘을 나는 새 모두 제멋대로 움직이는 것처럼 보이지만 그 속에는 일정한 규칙이 숨어 있어요. 많은 과학자들은 이런 움직임을 주의깊게 관찰하고 그 곳에서 공통된 법칙을 찾아내죠.  

파도는 왜 철썩이는지, 굴렁쇠와 자전거 바퀴는 혼자서 굴러가는지 바람에 깃발이 흔들리고 커다란 돛단배가 움직이는 지 아이과학, <움직이는 건 뭐지?>에서는 운동과 힘의 기본 개념을 이해하고 어떤 구조가 운동을 가능하게 하는지 아이와 우리 일상의 작은 변화들을 관찰하면서 과학적인 사고를 기를 수 있어요.