어린이과학동아&수학동아 기사

먼저 제가 문제를 내겠습니다!

위쪽과 아래쪽으로 유리그릇이 나뉘어져 있고, 두 유리그릇 사이에는 좁은 구멍이 있는 것!

사진 출처-https://smartstore.naver.com/ara1919/products/4798203089?NaPm=ct%3Dkgwt77f4%7Cci%3D512ac03db50175a438b1d66c6fcc193517613ef6%7Ctr%3Dimg%7Csn%3D419463%7Chk%3D2f2dec039cdaf608296541b16cabb60115cd2fe1

아시겠나요? 

네. 정답은 바로...모래시계입니다! 

모래시계는 누구나 한번쯤 들어보셨을 물건인데요, 요즘에는 휴대폰에 타이머가 있어서 흔히 주변에서 볼 수 있는 물건은 아닙니다.

그러면, 이제 모래시계는 어떤 과학적 원리로 만들었는지 알아볼까요?!

모래시계는 모래가 위쪽으로 오도록 뒤집으면  지구가 물체를 잡아당기는 힘, 바로 중력에 의해 위쪽에 있던 모래가 아래쪽으로 떨어집니다.

그런데... 일반적으로 물체의 양이 많아지면 중력도 커지고 반대로 물체의 양이 적어지면  중력도 작아지는 성질 때문에 모래가 일정한 시간 동안 떨어져서 줄어드는 양만큼 중력의 크기도 줄어들어서 모래가 떨어지는 속도도 느려져야 합니다! 왜 속도가 느려지지 않는 것일까요?

네. 정답은 바로... 마찰력 때문입니다!

모래시계에서 모래가 떨어지는 모양을 살펴보면 유리그릇의 벽에 붙어 있던 모래들이 먼저 떨어지는 것을 볼 수 있습니다.

유리그릇의 표면에 작용하는 마찰력이 작기 때문에 벽면에 붙어있던 모래들이 먼저 아래로 흘러내리고 유리 그릇 표면과 새롭게 닿게 되는 모래들이 차례대로 구멍을 따라 떨어집니다. 모래시계에서 모래가 떨어지는 속도는 유리 그릇 표면에서 작용하는 마찰력의 영향을 받아 일정하게 유지됩니다. 

모래의 흐르는 속도는 시간에 따라 변하지 않고 그대로 입니다. 따라서 모래시계의 구멍과 양을 다르게 조절하면 다양한 주기의 모래시계를 만들 수 있습니다! 구멍이 넓을수록 흘러내리는 모래의 양은 많아지므로 모래시계의 주기는 짧아집니다. 반대로 모래시계의 모래의 양이 많으면 떨어지는데 오랜 시간이 걸리므로 모래시계의 주기는 길어집니다.

여러분!! 드라마 <모래시계>를 아시나요?

저도 본 적은 없지만 들어본 적은 많습니다. 그 드라마로 인해 유명해진 '정동진'에 있는 모래시계는 모래가 밑으로 떨어지는데 정확히 1년의 시간이 걸리도록 만들었다고 하는데요, 어떻게 이럴 수 있었을까요?

바로 모래의 양과 모래가 빠져나가는 구멍의 크기 뿐만이 아니라 모래 알갱이의 크기, 모래가 머금고 있는 물기 등을 정확히 조절하였기 때문입니다. 이렇게 모래시계를 만들 때 여러가지를 신경쓴다면, 더 정확한 모래시계를 만들 수 있습니다!

그런데 모래시계는 어떻게 활용될까요?

아이들이 양치할 때 3분 모래시계를 쓴다는 후기들이 많더라고요! 또 공부할 때도 공부를 몇 분 할 것인지 계획하고 모래시계를 쓰기도 했습니다.

옛날에는 연금술에도 활용되었다고 합니다.

여러분! 이제 모래시계가 얼마나 과학적인지 아셨지요?  

이제 우리 모두가 모래시계를 아끼고 사랑해야 합니다!