대학교 다닐때 물리실험 시간에 했던 활동이다. 예전부터 생각하고 있었는데 이제서야 다시 만들어 보게 되었다.
---------------
미세질량을 측정할 수 있는 빨대 저울을 만들어 보고 머리카락 질량을 측정해 보자.
미세질량을 측정할 수 있는 저울을 만들어 머리카락의 질량을 측정해 보자.
1. 준비물 : 슬라이드글라스 2장, 지우개, 고무밴드, 빨대, 실핀, 클립, 자, 집게
2. 만드는방법 :
가. 지우개를 가운데 두고 양옆에 슬라이드글라스 2장을 준비한다.
나. 고무줄을 이용해 슬라이드글라스 2장을 지우개에 고정시킨후 세운다.
다. 빨대의 1/5 정도 되는 부분에 실핀을 꼿는다.(끝에서 4cm 정도 되는 곳)
- 이때 실핀은 정확하게 지름 보다는 지름 약간 위쪽에 꼿아야 무게중심을 잡기가 좋다.
라. 빨대 뒤쪽에 클립 2개를 꼿는다.
마. 빨대를 슬라이드글라스 위에 올려 놓고 클립 위치를 조절해 가며 무게중심을 잡는다.
바. 집게와 자를 이용하여 빨대 끝부분에 눈금판을 만들어 세운다.
3. 실험방법
가. 모눈종이 1칸을 오려 빨대 끝부분에 올려놓고 기울어지는 정도를 기록한다.
나. 모눈종이 2칸을 빨대 끝부분에 올려 놓고 기울어지는 정도를 기록한다.
다. 머리카락을 빨대 끝부분에 올려 놓고 기울어 지는 정도를 측정한다.
라. 머리카락과 모눈종이의 기울어진 정도를 측정하여 머리카락의 질량을 구한다.
<참고> 모눈종이 1칸의 질량 미리 측정해 두기
전자저울을 이용하여 모눈종이 1칸의 질량을 미리 측정해 둔다.
모눈종이 1장 또는 1권의 질량을 전자저울로 측정한 다음 모눈종이 칸수로 나누어 모눈종이 1칸의 질량을 구할 수 있다.
| 모눈종이 1장의 질량 | 모눈종이 1장의 칸수 (0.5*0.5cm) |
모눈종이 1칸의질량 |
| 4.9g | 38*52 = 1976칸 | 0.0025g |
눈금판 만들기
| 모눈종이 1칸 갯수 | 1개 | 2개 | 3개 | 4개 |
| 기울어진정도 | ||||
| 질량 |
4. 실험결과
| 조원이름 | 기울어진 정도 | 머리카락 질량 | 머리카락 길이 | 단위길이당 머리카락질량 |
5. 주의할점
가. 빨대에 실핀을 꼿을 때 중심보다 약간 위쪽에 꼿는 것이 좋다. 정 가운데 꼿으면 무게 중심을 맞추기가 어려워 질량을 측정하기가 어려워 진다. 오른쪽 그림처럼 중심에서 약간 위쪽에 실핀을 꼿아 두어야 흔들림도 적고 무게중심을 맞추기도 편하다.
빨대 왼쪽에 머리카락을 올렸을때 평형이 깨지면서 계속 기울어지지 않는 이유는 빨대의 무게중심이 이동하기 때문이다. 아래 그림처럼 빨대의 회전축이 위쪽에 있으면 기울어진 반대쪽으로 무게중심이 이동하면서 복원력이 생긴다. 반면에 회전축이 아래쪽에 있으면 기울어진 쪽으로 점점 더 힘을 받아 결국 쓰러지게 된다. 위 에서 실핀을 꼿는 위치가 그래서 중요하다.
나. 공기 흐름에도 영향을 받는다. 전자저울의 경우에도 바람만 불어도 값이 달라지는 것과 같다. 실제 미세질량을 측정할때 수조와 같은 것을 뒤집어서 씌워주면 공기의 흐름에 영향을 받지 않기 때문에 정밀한 측정이 가능하다.
6. 응용
가. 머리카락의 길이를 측정하여 1cm당 질량(선밀도)을 비교하면 단위 길이당 누구 머리카락이 더 무거운지 비교해 보자.
나. 굵은 머리카락이 잘 안끊어진다고 가정하면 머리카락 싸움을 했을때 누가 우승할지 예측하고 시합을 해서 결과를 비교해 보자.
