자기력을 설명할 때 학생들에게 보여주는 가장 기본적인 실험이다. 너무 간단해서 특별하게 설명할 필요도 없다. 자기력은 직접 접촉하지 않아도 작용하는 힘 중에 하나다. 그래서 쇠로된 클립을 자석을 이용해 공중에 떠 있는 것처럼 만들 수 있다. 택배박스를 이용해서 만드는 이유는 필요할 때만 관찰하고, 실험하지 않을 때는 접어서 책꽂이에 꽂아 둘 수 있기 때문이다.
일단 영상을 보자
https://youtu.be/tQVgNXpVcMc
1. 준비물
기본실험 : 클립, 네오디움자석, 택배박스(A형B골 200X100X100mm), 풀, 테이프, 가위, 실 또는 투명 낚시줄 1호, 색종이, 싸인펜
2. 과학원리 및 탐구
자기력은 떨어져 있어도 작용하는 힘이다. 그래서 자석을 이용하면 쇠붙이를 공중에 떠 있는 것처럼 만들 수 있다. 자석을 잘 안보이는 곳에 숨겨 두고, 쇠붙이를 안보이게 종이로 꾸며 놓면, 종이로 꾸며진 장난감이 공중에 떠 있는 것처럼 보인다.
3. 만드는 방법
가. 택배박스 안쪽에 접합부분을 찾아, 접합 부분 안쪽에 자석을 넣는다.
나. 자석이 보이지 않게 풀이나 테이프로 접합부분을 붙인다.
다. 클립에 실을 묶어 자석을 넣은 반대쪽에 고정시킨다.
-실의 길이를 잘 고정시키는 것이 중요하다. 실의 길이는 택배박스를 정상적으로 접었을 때 클립 끝 부분이 숨겨둔 자석 가까이에 위치해야 한다.
- 실이 너무 길면 붙어 버리고, 너무 짧으면 떨어져 버린다. 적당하게 공중에 떠 있도록 실의 길이를 조절하자.
라. 클립을 색종이 등을 이용해서 우주선, 비행접시, 또는 구름과 같은 모양으로 꾸며 보자.
마. 실 대신 투명 낚시줄을 이용하면 물체가 공중에 떠 있는 것처럼 보이게 할 수 있다.
바. 실험이 끝나면 택배박스를 접어 보관하도록 하자.
4. 추가
가. 자석을 치워도 공중에 떠 있는 이유는?
https://youtu.be/v53VLM5qaJc
- 숨겨둔 자석 윗 부분에 자석을 붙여 두면, 학생들은 자석 때문에 클립이 떠 있다고 생각한다. 이때 숨겨둔 자석 위에 붙여둔 자석을 치우면 클립이 떨어질 거라 예상하지만, 붙여둔 자석을 치워도 클립은 떨어지지 않는다. 이때 숨겨둔 자석은 눈에 띄지 않게 조심해야 한다.
나. 클립이 공중에 뜬 상태에서 자석을 가까이 했다 멀리 했다 하면 클립이 회전을 하게 된다. 이유는 뭘까?
- 실을 이용하는 경우 잘 살펴보면 실이 꼬여서 만들어졌다는 것을 알 수 있다. 자석에 의해 클립이 잡아 당겨지면, 꼬여 있던 실이 풀리면서 클립이 회전하게 되는 것이다.
다. 자석의 개수나, 세기를 바꾸면 클립을 더 먼 거리에서 떠 있게 할 수 있다.
라. 자석 2개를 이용해서 중간이 끊어진 상태로 떠 있게 만들 수도 있다.
