■ 교사용 실험 자료실 ■

실험 제목	윙윙 청소기			실험 원리	기체의 속력에 따른 기압형성
실험 시간	60분	실험 분야	물리	실험 방법	개별 실험
세트구성물	전동기, 프로펠러, 스위치, 커넥터, 커넥터용 전선, 엔드캡, 전지끼우개, 건전지, 투명컵, 돔형 뚜껑, 꽃모양 EVA 대+소
교사준비물				학생준비물	투명 테이프, 칼
실험 결과	윙윙 청소기 4개가 완성됩니다.
실험팁	TIP 1. 투명컵의 아래면을 칼로 잘라내는 과정이 있습니다. 다치지 않도록 주의합니다. TIP 2. 전동기를 회로에 연결한 후 작동시킬 때 전동기 날개에 손이 다칠 수 있습니다. 날개는 가급적 투명컵에 회로를 연결하기 직전에 꽂아주시고, 주의시켜주세요. TIP 3. 청소기의 성능은 전동기의 출력에 의해 매우 가벼운 스티로폼 정도만 흡입할 수 있습니다.

[생각해보기]

영화나 뉴스에서 토네이도를 본 적이 있나요? 토네이도가 지나가면 주변의 물체는 어떻게 되나요?

토네이도가 지나가면 주변의 물체는 모두 빨려 들어갑니다. 강한 저기압이기 때문입니다.

진공청소기의 원리

공기 흡입구, 모터, 팬(회전 날개), 필터, 먼지받이, 케이스, 배기구 등이 흡입구는 구석구석 청소할 수 있도록 끝이 뾰족하게 생겼으며 방이나 마루 등 각각의 장소에 알맞은 솔을 붙여 사용할 수 있다. 플라스틱 관과 잘 구부러지는 고무 호스로 본체로 연결되어 있다.

공기의 압력을 이용해 청소를 한다. 먼저 1분에 만 번 이상 팬을 강하게 회전시켜 호스 속의 공기를 밖으로 뽑아 내 청소기 내부를 진공 상태를 만든다. 기계 안의 압력이 줄어들면 흡인력이 생기고, 대기의 무게 때문에 생기는 바깥쪽 공기의 압력은 기계 안의 압력보다 높다. 이 압력차 때문에 먼지와 찌꺼기는 공기와 함께 대기압이 낮은 호스 속으로 들어간다. 액체나 기체는 그 무게 때문에 압력을 갖게 되었고, 액체나 기체 내부의 면이나 용기의 벽에 이 무게가 작용할 때, 내부면이나 용기의 벽에는 압력이 생길 수 있다. 대기 중의 공기도 대기권처럼 높이 쌓이면 무게가 크기 때문에 큰 압력을 가지더라도 이 압력차를 이용하면 물체를 움직이거나, 물이나 기름 등의 액체와 기체를 흐르게 있다. 큰 힘을 내기 위해서 기계의 내부에 설치하는 유압 장치도 이 압력차를 이용한 것이다. 화장식의 물탱크는 압력차를 이용해 물을 위쪽으로 흐르게 한 것이다. 물이 사이펀 관을 돌아서 다른 쪽 관으로 떨어지기 시작하면 물탱크 속 윗쪽에서 아랫쪽로 눌러 주는 공기의 압력 때문에 남아 있는 물이 흐를 수 있다.

토네이도 [tornado]

바다나 넓은 평지에서 발생하는 매우 강하게 돌아가는 깔때기 모양의 회오리바람이다. 수평방향의 규모보다 수직방향의 규모가 크다. 중심에서는 100~200m/s 풍속이 되기도 하며, 지상의 물체를 맹렬하게 감아올린다.

처음에는 미국의 중부와 동부에 자주 일어나는 것의 고유명이었는데 지금은 보통 그런 풍계(風系)를 가리키게 되었다. 라틴어 'tornare(돌다)'에서 이름이 유래한 것으로, 매우 강하게 돌아가는 가늘고 긴 깔때기 모양의 회오리 바람을 말한다. 토네이도는 태풍과는 달리 수평방향의 규모보다 수직방향의 규모가 크다. 미규모 순환으로 수m~수km의 다양한 크기를 갖는다.

지상의 강한 저기압 부근으로 매우 강한 상승기류가 발생하게 된 것으로, 나선형으로 회전하며 올라가며 중심 진로에 있는 지물(地物)을 맹렬한 세력으로 감아올린다. 토네이도의 중심 부근에서는 100~200m/s 이상의 풍속에 이른다. 깔때기 모양의 중심 부근에서는 바깥의 상승기류를 보충하기 위한 하강기류가 나타난다.

미국에서는 미네소타주에서 1931년에 117명을 실은 83t의 객차를 감아올렸다는 기록이 있다. 미국의 토네이도는 5월에 가장 많고 1월에 가장 적다. 부근에 토네이도가 발생하였을 때는, ① 토네이도의 진행방향과 직각방향으로 달아난다. 시간이 없을 때는 가까운 도랑이나 좁은 협곡과 같은 곳에 몸을 숨긴다. ② 도회지라면 대피소에 숨는다. 대피소로는 지하실이나 철근 빌딩의 내부가 좋다. ③ 빌딩 내부에서는 가장 아래층(지하실이 가장 좋다)에 숨는다. ④ 집에 있을 때에는 토네이도가 오는 방향의 지하실이 가장 안전하며, 집에 지하실이 없을 때에는 집의 중심부에 있는 무거운 가구 밑에 숨는 등의 대책이 필요하다.