어린이과학동아&수학동아 기사

 안녕하세요? 김수민 기자입니다.  이번에는 제가 다녀온 국립과천과학관을 소개해볼까 합니다. 그래서 기초 과학관실에 있는 전시물을 몇 개 뽑아보았습니다.

-뫼비우스의 띠

  뫼비우스의 띠는 수학의 기하학과 물리학의 역학이 관련된 곡면으로, 경계가 하나밖에 없는 2차원 도형입니다. 즉, 안과 밖의 구별이 없습니다. 이 띠는 1858년에 뫼비우스와 요한 베네틱스 리스팅이 서로 독립적으로 발견했습니다.

 이 띠를 만든 뫼비우스는 대중적인 천문학 논문인 '핼리혜성과 천문학의 원리' 뿐만 아니라 정역학, 천체역학과 다양한 수학적 논문을 발표한 천문학교수입니다. 오늘날 그는 뫼비우스 띠로 더 유명합니다.

 종이를 길게 잘라서 띠를 만든 후 종이 띠의 양 끝을 그냥 풀로 붙이면 도넛 모양의 토러스가 되는데, 한 번 꼬아 붙이면 뫼비우스의 띠가 됩니다.

-분체의 운동

 모레, 쌀알, 설탕과 같이 알갱이 모양의 물건을 통틀어 분체라고 합니다.

 분체는 견고하고 안정적인 고체의 특성과 자유롭게 운동하는 유체(기체나 액체)의 특성을 모두 가지고 있습니다.

 분체를 안식각보다 작게 기울이면 고체처럼 움직이지 않습니다. 하지만 안식각보다 크게 기울이면 유체와 같은 운동을 하며 무너집니다. 그리고 다시 안식각보다 완만한 안정된 상태가 되면 고체처럼 움직이지 않습니다. 여기서 안식각은 물체가 사면 위에 머무를 수 있는 최대 각도를 의미합니다.

-테슬라 코일

 테슬라 코일이란 수백만 볼트 이상의 고전압을 발생시키는 장치로 1차 코일과 2차 코일로 구성되어 있습니다. 고전압은 고주파 진동 전류를 공심 변압기로 승압하여 교류의 고전압을 발생시킵니다. 테슬라 코일은 '니콜라 테슬라'가  발명하여 테슬라 변압기라고도 말합니다. 테슬라는 이러한 코일을 사용하여 전기 조명, 인광, 엑스선 발생 등 혁신적인 실험을 수행할 수 있었습니다.

                                                                                                                                                 <출처:네이버 캐스트>

 테슬라 코일은 6개의 기본 요소로 구성되어 있습니다. 1차 고전압 트랜스, 고전압 코텐서, 스파크 캡, 1차 코일, 2차 코일, 트로이드입니다. 1코일과 2차 코일 사이에 전자기장이 형성되는 과정에서 스파크 갭에서 스파크 방전이 초당 수백에서 수천회까지 빠르게 반복됩니다. 1차 코일과 2차 코일 사이에 형성된 전자기장에 의해 2차 코일은  에너지를 흡수하고 전압이 크게 증폭됩니다. 이러한 원리는 마치 작은 눈덩이를 굴리면 큰 눈덩이가 되는 것과 비슷합니다. 1차 고전압 트랜스는 가정용 교류 전압을 수만 볼트 정도로 변환이 가능합니다.

-타코마 다리

 1940년 당시, 세계에서 3번째로 길었던 현수교인 미국의 타코마 다리가 붕괴되는 사고가 발생했습니다. 타코마 다리는 왜 붕괴되었을까요? 사고 조사에 파견된 조사단이 밝혀낸 타코마 다리의 붕괴원인은 공진현상이었습니다. 사고 당시 바람이 타코마 다리와 부딪히며 진동을 일으켰고, 이 진동이 점차 커지면서 공진 현상으로 확산 된 것입니다. 공진현상이란 특정 진동수를 가진 물체가 같은 진동수의 힘이 외부에서 가해질 때 진폭이 커지면서 에너지가 증가하는 현상을 말합니다.

 멀미를 하는 것도 공진현상과 관련이 있다고 합니다. 뇌의 고유한 진동수가 흔들리는 차의 진동수와 같아져서 진폭이 기하급수적으로 증가하며 멀미를 일으킵니다.

  이상 저의 기사를 마치겠습니다. 감사합니다.