집에서 자녀와 함께 5분만에 하는 과학 실험

샤를의 법칙을 증명할 때 자주 사용하는 오줌싸게 인형을 직접 만들어 보면 어떨까 하는 생각을 했다. 그래서 병을 이용해서 오줌싸게 인형을 만들어 보았다.
생수병은 뜨거운 물을 부으면 녹아서 찌그러든다. 그래서 탄산수병을 사용했다.

일단 동영상을 보자.

방법은 간단한다.

병을 깨끗하게 씻고 아래쪽에 날카로운 송곳으로 작은 구멍을 뚧는다.

그리고 찬물을 구멍이 충분히 잠기도록 붓고 뚜껑을 닫는다. 그럼 준비 끝.

이제 뜨거운 물을 병에다 부어주면 된다. 그럼 병안에 들어있는 공기가 샤를의 법칙에 의해 팽창하게 되고 팽창한 공기는 구멍을 통해 물을 병 밖으로 밀어내게 된다.

플라스틱병이라 전도가 잘 되지 않아 잘 안될 줄 알 았는데 생각보다 상당히 잘 된다.

 

성공을 했다면 다음과 같은 실험도 해보자.


1. 병속의 물의 양에 따라 물이 나가는 거리나 시간을 비교해 보자.
 -병속에 공기가 많을 수록 더 많이 팽창되므로 물도 멀리 나가고 물이 나가는 시간도 길어진다.

2. 구멍의 크기에 따라 물이 나가는 것이 어떻게 달라지는지 비교해 보자.

3. 병의 크기도 상관이 있는지 비교해 보자.

4. 다양한 재질로 만들어 비교해 보자.
(공기의 양에 따라 물이 나가는 양이 달라지므로 ,다른 재질로 비교해 볼때는 병이나 캔안에 물을 가득 채우고 일정한 양의 물(2컵)을 따라내서 각자의 오줌싸개인형안에 들어있는 공기의 양을 똑같게 맞춰줘야 한다.)

<추가실험>

1. 실제 오줌싸게 인형은 뚜껑이 없다. 처음부터 뚜껑이 닫힌 상태에서 병안에 물을 넣을 수 있는 방법을 생각해 보자.

뚜껑이 닫힌 병을 뜨거운 물에 넣었다가 찬물에 넣으면 된다. 그럼 팽창했던 공기의 부피가 줄어들면서 구멍을 통해 물이 들어오게 된다. 단 구멍이 작으면 물이 들어오는데 오래 걸리고, 재질이 알루미늄캔 처럼 부드러운 경우에는 찌그러지기도 한다.

2. 뚜껑있는 캔커피는 재질이 금속이라 열 전도가 잘 되 플라스틱보다 더 잘 된다. 하지만 물이 얼만큼 들어갔는지 확인이 불가능하다.

3. 일반 캔커피는 캔 옆 위쪽에 송곳으로 큰 구멍을 뚧고 아래쪽에 작은 구멍을 뚫어 커피를 다 빼낸 후 위쪽 큰 구멍을 알루미늄테이프로 막으면 된다. 그럼 오줌싸게 인형과 가장 비슷한 모양이 된다.

<추가 아이디어>
1. 뚜껑이 닫힌 빈병 안에 누가 물을 더 많이 넣는지 시합해 보자.
2. 물이 누가 더 멀리 나가는지 시합해 보자.
3. 각자 오줌싸게 인형을 만들고 스토리를 만들고 창의성을 발휘애 캔을 잘 꾸며 전시해 보자.
(예:자동으로 발사되는 물총, 로마에 있는 분수대 등등)

4. 각자가 만든 캔 오줌싸개 인형을 탑처럼 쌓아서 위에서 뜨거운 물을 부어 모두 동시에 물이 나가게 해 보자.


축제때 사용해 볼 생각으로 투약병으로도 만들어 보았는데 역시 크기가 작으니 물이 나가는 시간도 짧다. ^^
 

시준에서 판매하는 오줌싸개 인형 관련 내용

http://sciencelove.com/990

 

Posted by 민서아빠(과학사랑)

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  1. 과학최고 2018.04.12 14:53  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    다음주 선택수업에서 오줌싸개인형실험을 준비하였는데 이영상도 보여주고 설명하면서 집에서도 만들어보라고하면 학생들이 흥미로워할듯합니다. 항상 많은 도움을 받습니다. 감사합니다.

  2. 서울과학 2021.08.31 13:48  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    안녕하세요?
    늘 많은 도움 받고 있습니다.

    저희학교에 3D 프린터도 있고 모델링도 하고 만들기도 하는 수업이 함께 진행이 되어서요
    어디선가 오줌싸개 인형을 3D 프린터로 만들어서 실험한다는 이야기를 들어서
    아이들이 직접 만들고 누가 오래 싸나 게임을 하려고 샘플을 만들어 봤는데
    도자기처럼 열전달이 잘 안되는 플라스틱이라서 그런지...
    윗부분은 빈공간으로 하였고 오줌 구멍 아래부분은 단을 두어서 막아놓도록 제작했다고 들었어요.(기술샘에게)
    그런데 오줌이 잘 안나가더라고요..
    혹시 관련해서 알고 계시는거 있나 해서 메세지 남겨요..
    감사합니다.

    • 민서아빠(과학사랑) 2021.09.01 09:07 신고  댓글주소  수정/삭제

      직접 해보지 않아서 정확하게 답변을 드릴수는 없지만, 두께를 얇게 하면 조금 더 잘 될 것 같네요. 그런데 문제는 3D프린터로 출력한 출력물은 열에 약해요. 그래서 뜨거운 물에 담갔을 때 변형이 생길수도 있을 것 같습니다. 그리고 이론적으로 인형의 크기가 클 수록 잘 됩니다. 그래야 공기 부피변화가 훨씬 더 크거든요.

    • 서울과학 2021.09.27 09:34  댓글주소  수정/삭제

      크게도 만들고 얇게도 만들고 이리 저리 만들어 봤는데요~~
      아무리 얇게 만들어도 음료 병만큼은 아니다 보니 잘 안되는 것 같아요.
      3D 필라멘트?가 열에 약하다는 이야기는 많이 들었지만 뜨거운 물에서 변형이 생기지는 않았습니다.
      여튼..결국은 포기했고 아이들과 왜 실패로 끝났는지 이야기하며 마무리 했습니다~~
      감사합니다~!

    • 민서아빠(과학사랑) 2021.09.27 13:44 신고  댓글주소  수정/삭제

      아쉽네요. ㅠㅠ
      필라멘트에도 다양한 종류가 있는 걸로 알고 있습니다.
      제가 더 도전해 본다면,
      뒷부분이 뚫려 있는 오줌싸개 인형을 만들고, 뒷 부분은 철판이나 페트병 조각 같은 걸로 물이 세지 않게 끼워서 만들어 보고 싶네요.
      그럼 뒷 부분은 열 전달이 잘 될테니까, 오줌싸개 인형 효과가 잘 나타나지 않을 까요? ^^

  3. 정향란 2021.09.16 13:38  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    자료 너무 감사합니다~~