[창의력 키우기] 과학창의력

'헬로∼공부야'는 영재교육 전문기관 와이즈만의 도움으로 과학 창의력과 수학 사고력을 키워줄 수 있는 다양한 예시문항을 게재합니다. 이번 주에는 끈끈한 피부를 가진 개구리 판별 실험, 자이로드롭의 속도 줄이기, 숫자가 없는 수학 문제 풀이법, 모눈종이 속 직사각형의 개수 구하기 등의 주제를 다룹니다.



■초등

가장 끈적끈적한 개구리 찾기



벌써 봄이 성큼 다가왔습니다. 그동안 겨울잠을 자던 동물들도 깨어나 봄을 만끽할 준비를 하고 있겠네요.

개구리는 올챙이일 때는 물고기처럼 아가미로 호흡하다가 자라면서 물 밖에서도 숨을 쉴 수 있는 허파가 발달하게 됩니다. 그런데 개구리는 몸에 충분한 산소 공급을 하지 못하는 불완전 허파를 가지고 있습니다. 그래서 개구리는 피부로 호흡을 합니다. 특히 산소를 더 많이 흡수하도록 피부가 촉촉히 젖어 있습니다. 개구리가 크게 울면 비가 온다는 말을 들어본 적이 있나요? 비가 오기 전이나 비가 올 때는 피부가 더 축축해지므로 산소를 많이 받아들인 개구리가 더 우렁차게 울어대기 때문에 이런 말이 나온 것이지요. 개구리의 피부는 우리처럼 보송보송하지 않고 끈적끈적해요.



<문제>

어떤 개구리가 가장 끈적끈적할까요? 개구리의 끈적끈적함을 비교할 수 있는 실험을 최대한 다양하게 고안해 보세요. 사진 속 개구리를 비교해 봐도 좋고, 다른 종류의 개구리를 비교해도 좋습니다. 다양하고 실제 실험이 가능한 독창적인 방법을 생각하세요.



<해설>

가장 끈적끈적한 개구리를 찾는 실험을 다양하게 계획해 보는 문제입니다. 아주 미끄러운 유리판에 개구리들을 올려놓고 유리판을 기울이는 방법은 어떨까요? 끈끈한 개구리는 유리판 위에서도 미끄러지지 않고 더 오랫동안 머물러 있을 겁니다. 단, 개구리 다리에 있는 빨판의 힘이 아니라 피부가 끈끈한 개구리를 찾으려는 것이므로 개구리를 뒤집어서 등 쪽이 유리판에 닿게 해야겠지요.

이밖에 개구리 피부에 티슈 붙이기, 피부에서 끈끈한 물질을 채취해 직접 비교하기, 유리에 끈끈한 물질을 붙여서 내려오는 시간 측정하기, 개구리의 호흡량 비교, 개구리 주위의 공기 조성 비교, 개구리 몸에 붙은 털 비교 등 등의 실험 등을 생가해 볼 수 있겠습니다. 자신이 제시한 방법들의 장단점을 파악하고 비교, 평가한다면 더욱 좋은 답안이 되겠지요. 실제로 개구리에서 끈끈한 물질은 어떻게 채취할지, 개구리의 끈끈한 물질과 풀의 끈끈함을 어떻게 과학적으로 비교할 수 있을지 등 다양하게 생각해 보면 더욱 좋겠습니다.



■중등

자이로드롭의 멈춤 원리는

놀이공원에 가면 일상에서는 즐기지 못할 스릴을 주는 여러 놀이기구를 만날 수 있다. 이 중에는 지상 수십 미터 높이까지 올라간 후 수직낙하하는 '자이로드롭'이라는 놀이기구가 있다. 지상으로 낙하하는 동안에는 순간적으로 무중력 상태를 경험하게 되는데 지상에 가까이 오면 속도가 급속히 줄어들어 안전하게 지면으로 내려올 수 있다. 그런데 자이로드롭을 살펴보면 어디에도 브레이크 같은 장치가 보이지 않는다. 또한 속도가 줄어들 때 마찰에 의한 소리도 들을 수 없다.



<문제>

어떻게 무거운 놀이기구가 떨어지는 속도를 순간적으로 줄일 수 있는 것일까?



<해설>

자이로드롭을 멈추는 데에는 기계적인 장치가 사용되지 않는다. 계속적으로 제동을 해야 하는 시스템에서 고장이 일어난다면 사고를 피할 수 없기 때문이다. 그럼 어떤 방법으로 멈추게 하는 것일까? 자이로드롭은 의자 뒤쪽의 자석과 타워 내부의 금속 사이의 반응으로 멈추게 된다. 맴돌이 전류 또는 와전류라고 하며 발견자의 이름을 따서 푸코전류라고도 하는 이 현상은 도체 내부를 지나는 자기장의 크기가 변화하면 발생하게 되는데 이 때 만들어지는 자기장은 자석의 진행방향에 대해 같은 극성을 띠게 되어 움직임을 제어하게 된다. 이 방법은 기계적인 마모나 소음에 대해 걱정할 필요가 없으며 전기적으로 제어하기 쉽기 때문에 놀이기구에 적합한 제동 방식이다.
/ 입력시간: 2008. 03.25. 09:42