◎ 미리생각해보기

우리는 날씨가 더울 때 부채질을 하거나 선풍기를 틀어 더위를 식히곤 합니다. 부채나 선풍기가 시원함을 느끼게 해 주는 이유는 무엇 때문일까요?
부채는 주변의 공기를 걷어내 저기압 상태를 만들고, 기압차이로 인해 이 공간으로 공기가 밀려들어오게 되면 바람이 생기게 됩니다. 선풍기는 뒷면의 공기를 선풍기 날개의 회전력으로 밀어내어 바람을 일으킵니다. 이 바람들은 피부의 땀이나 체액을 증발시키고, 액체가 증발할 때는 열이 필요하기 때문에 땀이 증발하면서 몸의 열을 빼앗아 갑니다. 그래서 체온이 내려가고 우리는 시원함을 느끼게 됩니다.

◎ 실험 전 주의사항!

1. 실험에 포함된 작은 부품이나 시약 등은 삼키지 않도록 주의합니다.

2. 실험에 포함된 준비물은 실험 외 다른 용도로 절대 사용하지 않도록 합니다.

3. 실험용 도구와 시약으로 절대 장난치지 않도록 합니다.

4. 날카로운 도구를 사용할 때는 다치지 않도록 주의합니다.

5. 실험 후에는 주변을 정리하고 손을 깨끗이 씻습니다.

2. 머리 부분에 끼울 도안을 떼어 양면테이프로 붙여주세요, 톱니바퀴 모양이 있는 도안을 떼어 접는 선에 따라 접어 준비합니다.

◎ 실험방법

3. 접은 톱니바퀴 부분을 원통형 도안에 끼우고, 투명테이프로 감아 붙여주세요.

(주의! 도안을 끼울 때 톱니바퀴 부분이 찢어지지 않도록 조심히 끼워주세요. 바람이 새어 나갈 수 있으므로 빈틈없이 꼼꼼하게 붙여주세요.)

※ 회로도를 따라 팬의 회로를 완성합니다.

1. 선풍기의 머리 부분 도안을 떼어낸 후 접는 선에 따라 접어 준비합니다. 이음새는 양면테이프를 이용해 꼼꼼하게 붙여주세요.

(주의! 가위를 이용해 양면테이프를 반으로 잘라서 이용하세요.)

4. 완성한 3의 모형을 선풍기 머리 부분에 끼워주세요. 원의 지름이 다소 빡빡할 수 있으니 이 점 유의하여 끼워주세요. 높이가 높은 도안이 선풍기의 앞부분, 낮은 도안이 선풍기의 뒷부분에 끼워져야 합니다.

(주의! 개구리의 얼굴 표정에 맞게 입술과 혀의 위치를 조정해 주세요.)

SZ-F-R-005(Rev.3)                                                                                                      호기심의 시작 사이언스존                                                                                                     A4(210mm ×297mm)

4. 완성한 3의 모형을 선풍기 머리 부분에 끼워주세요. 원의 지름이 다소 빡빡할 수 있으니 이 점 유의하여 끼워주세요. 높이가 높은 도안이 선풍기의 앞부분, 낮은 도안이 선풍기의 뒷부분에 끼워져야 합니다.

(주의! 개구리의 얼굴 표정에 맞게 입술과 혀의 위치를 조정해 주세요.)

5. 선풍기의 몸통 부분 도안을 떼어낸 후 접는 선에 따라 접어 준비합니다. 이음새는 양면테이프를 이용해 꼼꼼하게 붙여주세요.

(주의! 가위를 이용해 양면테이프를 반으로 잘라서 이용하세요.)

몸통 도안은 팬 받침 역할을 하는 네 모서리가 있습니다. 이 중 양면테이프로 접착하는 부분의 팬 받침대는 투명테이프를 이용해 모서리를 이어주세요.

6. 완성한 회로를 몸통 도안에 넣습니다. 이 때, 스위치는 몸통 도안에 끼워 커넥터에 연결합니다. 전선이 팬에 닿을 수 있으므로 정리해서 바닥에 놓이게 해주세요.

9. 왕관과 눈을 선풍기 머리 부분에 붙여 날개없는 선풍기를 완성합니다.

(주의! 가위를 이용해 양면테이프를 반으로 잘라서 이용하세요.)

7. 몸통 도안에 모서리를 안으로 넣어 팬 받침대를 만들고 팬을 끼워주세요.

(주의! 팬에 달린 전선이 아래로 가게 틈에 잘 끼워주세요.)

8. 선풍기 머리 부분 바닥에 양면테이프를 붙여 몸통 부분과 연결합니다. 머리와 몸통의 알파벳이 서로 맞게 붙여주세요.

(주의! 가위를 이용해 양면테이프를 반으로 잘라서 이용하세요.)

9. 왕관을 머리에 꽂고 눈을 붙여 날개없는 선풍기를 완성합니다.

◎ 실험결과 및 생각해보기

1. 스위치를 'ON' 으로 전환하면 어떤 현상이 나타날까요?

⇒ 팬이 돌아가며, 선풍기에서 바람이 나옵니다.

2. 선풍기에 손을 넣었다 빼 보며, 바람이 어느 방향으로 나오는지 그림으로 그려보세요.

⇒

◎ 원리이해

1. 베르누이 원리(principle of Bernoulli)

1700년대에 살았던 스위스의 수학자이자 과학자인 베르누이는 공기나 물처럼 흐   를 수 있는 기체나 액체는 빠르게 흐르면 압력이 감소하고, 느리게 흐르면 압력이   증가한다는 법칙을 알아냈습니다. 따라서 유체가 좁은 곳을 통과할 때는 속력이 빨   라지기 때문에 압력이 감소하고, 넓은 곳을 통과할 때는 속력이 느려지기 때문에    압력이 증가합니다.

2. 베르누이의 원리가 적용된 예

비행기를 타 본적 있나요? 비행기가 이륙할 때 위로 서서히 솟아오르는 이유는 비행기의 날개 때문입니다. 비행기 날개의 모습을 보면 아래쪽은 평평해서 공기의 흐름이 느리지만 위쪽은 곡선으로 되어 있어 공기 흐름이 빨라집니다. 그래서 아래쪽은 압력이 높아지고, 위쪽은 압력이 낮아지기 때문에 위로 올라가는 힘이 작용하는 것입니다.

3. 날개없는 선풍기

백화점이나 마트, 가전제품 매장에서 이런 선풍기를 본 적 있나요? 날개없는 선  풍기는 2009년 영국의 다이슨 회사에서 개발했습니다. 날개가 없는데 어떻게 바 람이 생기는 것일까요? 답은 바로 둥근 고리 안에 있습니다. 둥근 고리의 단면은 속이 빈 비행기 날개의 모양을 하고 있으며, 속이 빈 둥근 고리 내부로 밀려 올라간 공기가 고리의 구조적 특징 때문에 약 88km/h로 유속이 빨라지게 됩니다. 이 빠른 속력의 공기가 빈 고리 내부의 작은 틈을 통해 빠져나오면서 둥근 고리 안쪽 면의 기압은 낮아지게 됩니다. 이 때문에 선풍기 고리 주변의 공기는 고리 안쪽으로 유도되어 고리를 통과하는 강한 공기의 흐름을 생기게 합니다. 이 때 고리를 통과하는 공기의 양은 모터를 통해 아래쪽으로 빨려 들어간 공기의 양보다 15배 정도로 증가하게 되는데 이러한 원리로 바람이 만들어 지기 때문에 이 고리가 날개 없는 선풍기 역할을 제대로 하게 됩니다.

속이 빈 고리의 단면 바깥쪽은 비행기 날개 윗면과 비슷한 곡면이고, 안쪽은 비 행기 날개 아랫면처럼 평평합니다. 고리를 이루는 바깥 면과 안쪽 면은 약 1.3mm 정도의 작은 틈을 사이에 두고 맞물려 있습니다. 베르누이 원리를 이용한 이러한 디자인으로 인해 빈 고리 내부에서 빠른 공기의 흐름이 생기게 되고 이 공기가 맞물린 작은 틈을 통해 강하게 불어나오며 고리 바깥 주변의 공기가 둥근 고리를 통과하게 되는 일정한 방향의 강한 기류가 생기게 됩니다.

학습목표

날개없는 선풍기를 만들어 보고,

베르누이의 원리에 대해 알아봅니다.

실험날짜          년      월      일

학년   반    이름 :

우리는 날씨가 더울 때 부채질을 하거나 선풍기를 틀어 더위를 식히곤 합니다. 부채나 선풍기가 시원함을 느끼게 해 주는 이유는 무엇 때문일까요?

◎ 미리생각해보기

도안 2장, 팬 1개, 9V 건전지 1개, 스냅 1개, 스위치 1개, 연결캡 3개, 2구 커넥터 1개, 양면테이프 5개, 투명테이프 1개

※직접 준비해 주세요. (가위)

◎ 실험준비물

1. 스위치를 'ON' 으로 전환하면 어떤 현상이 나타날까요?

2. 선풍기에 손을 넣었다 빼 보며, 바람이 어느 방향으로 나오는지 그림으로 그  려보세요.

◎ 실험결과 및 생각해보기

◎ 새롭게 알게 된 사실

◎ 느낀점