내일은 발명왕 5

내일은 발명왕 5 - 생각을 뒤집는 발상 ㅣ 내일은 발명왕 5
곰돌이 co. 글, 홍종현 그림, 박완규.황성재 감수 / 미래엔아이세움 / 2013년 2월

내일은 발명왕 다섯번째 이야기 생각을 뒤집는 발상에서는

세워서 드는 달걀판,

물이 필요 없는 반신 욕조 등

기발한 아이디어가 엿보이는 생활 속 발명품을 통해

열의 이동, 물의 상태 변화, 열전도율, 탄성력 등

교과서 속 과학 이론을 쉽고 재미있게 만나보실 수 있습니다.

생각을 뒤집는 발상에 들어 있는 실험키트는

피스톤의 원리를 이용한 물펌프 만들기랍니다.

실험키트 안의 준비물은 노란색의 반투명 실린더,

고무마개 3개, 하얀색의 피스톤, 피스톤 밸브,

파란색의 수관, 너트 3개 (여분으로 한개 더 넣어주셨네요),

그리고 길다란 쇠 축이 있습니다. 

이번 실험은 비교적 간단합니다.

그러나... 간단한 실험에 비하여 얻어지는 과학지식은 완전만족!!

피스톤의 원리를 확실하게 학습 할 수 있습니다.

먼저 축 한쪽에 너트를 끼워 고정시킨 후

하얀색의 피스톤을 끼워 넣습니다.

피스톤은 위,아래 구분없이 어느쪽으로 끼우든 상관이 없답니다.

그후 흰색의 납작한 피스톤 밸브를 끝부분에 살짝 끼워 고정시킵니다.

피스톤이 완성되었으면

반대쪽 축에 고무마개를 끼워 넣는데,

고무마개의 너트모양의 톡 튀어나온 부분을 위로 향하게 하여 끼우면 됩니다.

그리고 너트를 끼우고, 다른 하나의 고무마개를 끼운 후 마지막 마무리는 너트로...

이제 펌프의 몸통부분을 만들어 볼께요.

노란색 반투명실린더 한쪽 부분에 고무마개를 막아주는데요,

구멍이 뚤린 부분에서 먼쪽을 막아주면 됩니다.

그리고 축을 끼워주는데요, 피스톤이 실린더에 쏙 들어가도록 끼워준 후

중간에 있는 고무마개로 실린더를 막아줍니다.

그리고 파란색 수관을 실린더 구멍에 콕! 넣어주면 준비 완료!!

이것이 완성된 물펌프입니다.

자! 이제 실험을 해볼께요.

두개의 컵을 준비하여 한쪽에는 물을 담고, 한쪽 컵은 비워두세요.

그리고 제일 윗쪽의 고무마래를 위아래로 펌프질을 하여 보세요.

보이시나요?

물이 다른쪽 컵으로 옮겨지는것이...

이 물펌프 만들기의 과학 원리는 다음과 같아요.

물펌프는 피스톤의 상하 운동에 따른 압력차에 의해

물이 이동하는 원리를 이용한 것입니다.

물펌프의 구조를 보면 물을 끌어올리는 피스톤 아래에 구멍이 뚤려 있고,

그 부분을 밸브가 막고 있습니다.

따라서 피스톤을 아래로 누를 때 밸브가 열려 아랫쪽 물이 실린더 속으로 들어가고,

피스톤을 위로 당기면 밸브가 잠기면서

아랫부분의 기압이 낮아져 이 압력 차로 인해

물이 따라 올라오는 원리입니다.

이러한 압력 차는 생활에서 쉽게 찾아볼 수 있는데,

빨대로 음료수를 마시는 원리와 비슷합니다.

빨대를 흡입하면 빨대 안의 공기압이 낮아지고

이에 따라 빨대 밖과 안의 기압 차에 의해

음료수가 빨대 안으로 올라오게 되는 것입니다.