■ 교사용 실험 자료실 ■

실험 제목	스스로 물마시는 새			실험 원리	모세관 현상, 무게중심
실험 시간	40분	실험 분야	물리, 화학	실험 방법	개별 실험
세트구성물	도안 3종, 스포이트, 파스퇴르 피펫, 투명 컵, 색소, 작은 나무스틱, 페트리디쉬, 티라이트, 양면 테이프
교사준비물	물, 가위, 라이터 또는 성냥, 면장갑, 네임펜			학생준비물
실험 결과	스스로 물 마시는 새 1개를 가져갈 수 있습니다.
실험팁	TIP 1. 파스퇴르 피펫은 아주 가느다란 유리관으로 되어있어 취급에 주의를 요합니다. TIP 2. 제공되는 티라이트 외에도 토치나 알코올램프로 가열이 가능하며, 면장갑을 필수로 착용하고 가능하면 보안경도 착용하여 주십시오. TIP 3. 피펫 속에 물기가 있는 경우 가열하면 파열될 수 있으니 주의하십시오. TIP 4. 투명컵의 물의 높이와 피펫의 구부린 각도, 피펫걸이의 위치, 피펫걸이의 높이에 따라 실험결과가 달라질 수 있습니다.

손가락 끝으로 연필의 무게중심을 잡아봅시다. 무게중심은 물체의 어떤 지점 입니까?

긴 물체의 무게중심을 잡을 때는 매달거나, 한 점을 받치는 방법이 있습니다.

무게중심은 물체에 작용하는 여러 가지 힘(중력 포함)들이 균형을 이루는 지점입니다.

1. 피펫의 끝에서 물이 끌어올려지는 이유는 무엇인가요?

모세관 현상 때문입니다. (원리학습 참조)

2. 이 실험에서 물 마시는 새의 움직임을 조절하기 위하여 내가 수행한 내용과 그 결과를 정리하여 봅시다.

예) 피펫걸이를 무게중심에서 앞으로 2cm 이동했다. ->물고임통 쪽이 너무 무거워 컵에 유리관이 닿지 않는다.

학생들의 자유로운 조절 내용을 쓰도록 하고, 그 결과를 관찰하여 기록하게 합니다.

정답은 없습니다.

무게중심

물체의 어떤 곳을 매달거나 받쳤을 때 수평으로 균형을 이루는 점이 있다. 그 점을 ‘무게 중심’이라고 한다. 무게 중심은 양쪽의 무게가 같아지는 지점이 아니라 양쪽이 균형을 이루는 점이라는 표현이 더 정확하다. 무게 중심을 받치면 우리는 물체 전체를 떠받칠 수 있다. 또한 아래 그림처럼 물체의 무게 중심을 지나는 직선을 받침대로 받치면 물체는 수평이 된다.

[네이버 지식백과] 수평의 원리, 무게 중심 (한 권으로 끝내는 교과서 실험관찰 3·4학년, 2011. 3. 25., (주)북이십일 아울북)

모세관현상 [ 毛細管現象 , capillary phenomenon ]

액체 속에 모세관을 넣었을 때, 관내의 액면이 외부의 자유표면보다 높거나 낮아지는 현상.

모관현상이라고도 한다. 액체의 응집력과 관과 액체 사이의 부착력의 차에 따라 액면은 오목(凹)하거나 볼록(凸)해진다. 오목해진 것은 부착력이 더 강한 경우이고, 볼록해지는 것은 응집력이 강하기 때문이며, 어느 경우에나 안팎의 액면의 높이 h=2T cos θ/rρg 될 때 중력과 평형을 이룬다(T는 표면장력,θ는접촉각, r는 관의 안지름,ρ는 액체의 밀도,g 는 중력가속도). 이 관계는 액면의 상승 또는 하강의 접촉각의 실측값으로부터 표면장력을 구하는 데 이용된다. 모세관현상에 의해 만곡된 표면을 메니스커스라 하는데, 이 표면이 오목하면 관 안의 액면이 높아지고(물인 경우), 표면이 볼록하면 관 안의 액면은 낮아진다(수은인 경우). 이러한 현상은 자주 볼 수 있는 자연현상의 하나로서, 흡수지나 천에 물이 저절로 스며드는 까닭도 흡수지나 천의 섬유가 모세관 구실을 하여 물을 빨아올리기 때문이다. 식물의 뿌리에서 흡수된 수분이나 양분이 식물체 전체에 퍼지는 것도 역시 이 현상에 의한다.

사이펀 [ siphon ]

높은 곳에 있는 액체를 용기를 기울이지 않고 낮은 곳으로 옮기는 연통관(連通管).

공기나 물체에 닿는 것을 기피하는 약액(藥液) 등을 옮기는 데 편리하며, 약액 등의 위에 뜬 맑은 액체만을 구분하여 옮길 수도 있다. 원리는 높은 쪽의 액면(液面)에 작용하는 대기압(大氣壓)으로 인해 액체가 관 안으로 밀어 올려지는 것을 이용한 것이다. 낮은 쪽의 액면에도 대기압이 작용하고 있으나, 액체를 밀어올리는 힘은 액면 높이 차 h2-h1과 같은 높이를 가지는 액주(液柱)의 압력만큼 약하다.

또한 토목공학에 있어서는 관로(管路)의 대부분이 물매선 이상의 높이인 경우를 사이펀이라고 한다. 또한, 수증기 증류의 원리를 응용한 유리제의 커피포트(coffee pot)를 사이펀이라고 부르는 경우도 있다.