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쥐덫의 원리로 슝~! ‘마우스 트랩 카’ 만들기

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2017년 06월 26일 15:00 프린트하기

피융~! 고무줄을 최대한 팽팽하게 감은 후, 손을 떼면 자동차가 튀어나가요. 탄성력을 이용해 움직이는 ‘마우스 트랩 카’예요. 기자단 친구들은 직접 자동차 모양을 구상해서 자동차를 만들었지요. 어떤 자동차가 가장 멀리 굴러갔을까요? 직접 확인해 보세요~!

 

정한길 기자 제공
정한길 기자 제공

만들어 보자! 탄성력을 이용한 마우스 트랩 카


쥐덫은 용수철의 탄성력을 이용해 쥐를 잡아 두는 기구예요. 쥐덫은 평소에 용수철이 최대한 늘어난 상태로 걸쇠에 걸려 있어요. 쥐가 쥐덫에 발을 내딛는 순간, 딸각! 하는 소리와 함께 걸쇠가 풀리지요. 그러면 쥐는 발이 잡혀 옴짝달싹 못하게 된답니다.


‘마우스 트랩 카’는 쥐덫의 원리를 활용해서 자동차를 만드는 실험 키트예요. 이 자동차의 ‘동력 전달 장치’는 쥐덫과 똑같이 생겼어요. 여기에 막대기와 고무줄이 차례로 연결돼 있지요. 고무줄을 뒤로 당기면, 막대기가 젖혀지면서 쥐덫의 용수철이 늘어나요. 이때 고무줄을 뒷바퀴 축에 여러 번 감아 최대한 팽팽하게 만든 후, 자동차를 잡고 있던 손을 떼면 자동차가 빠르게 앞으로 나아간답니다.


마우스 트랩 카에는 정해진 설계도가 없어요. 바퀴의 위치나 자동차의 디자인 등 친구들이 직접 설계해야 해요. 완성된 디자인에 따라 추진력과 공기 저항이 제각각이기 때문에 자동차가 달리는 거리와 속도가 달라진답니다.

 

마우스 트랩 카 만들기 - 정한길 기자, 어린이과학동아 제공
마우스 트랩 카 만들기 - 정한길 기자, 어린이과학동아 제공

본격 메이킹 비법 마우스 트랩 카의 원리를 알아보자!


비법 ➊ 탄성에너지를 운동에너지로 바꿔라!


마우스 트랩 카는 동력 전달 장치에 연결된 막대기가 뒤로 젖혀졌다가 앞으로 튕겨나오면서 움직여요. 동력 전달 장치의 용수철과 고무줄이 자동차를 움직이는 동력을 만들지요. 뒤로 젖혀지면서 용수철이 늘어나고, 고무줄도 팽팽해져서 탄성력이 생기는 거예요. 탄성력은 늘어난 물체가 원래 상태로 되돌아가려는 힘이에요.


그런데 용수철과 고무줄의 힘인 탄성력이 어떻게 자동차를 움직이는 동력으로 바뀌는 걸까요? 그 비밀은 바로 에너지예요. 에너지는 새로 생기거나 없어지지 않고, 형태를 계속 바꾸거든요. 선풍기에서는 전기에너지가 운동에너지로, 히터에서는 전기에너지가 열에너지로 바뀌지요.


마우스 트랩 카에서는 동력 전달 막대가 뒤로 젖혀졌을 때 용수철과 고무줄에 탄성에너지가 생겨요. 고무줄이 줄어드는 순간, 이 에너지가 자동차를 움직이는 운동에너지로 바뀌면서 마우스 트랩 카가 빠르게 굴러간답니다.

 

정한길 기자 제공
정한길 기자 제공

비법 ➋ 고무줄을 감아서 마찰력을 만들어라!


겨울에 꽁꽁 언 빙판 위를 걷는 경우를 떠올려 보세요. 미끄러지지 않도록 한 발씩 조심히 내딛어야 하지요. 이처럼 매끄러운 표면은 물체와의 마찰력이 작아서 물체가 쉽게 미끄러져요.


마우스 트랩 카의 바퀴로 사용된 우드락도 표면이 매끄러워서 지면과의 마찰력이 아주 작아요. 그래서 우드락으로 만든 바퀴에 아무런 장치를 하지 않은 채 굴리면 금세 미끄러지고 말지요.


실제 자동차에서는 타이어 표면에 홈을 내서 미끄러지는 걸 방지해요. 마우스 트랩 카에서는 바퀴와 바닥 사이의 마찰력을 키우기위해 뒷바퀴에 고무줄을 감았답니다.


하지만 마찰력은 운동방향과 반대로 작용하는 힘이기 때문에 너무 커지면 바퀴가 굴러가지 않아요. 바퀴가 미끄러지지 않을 만큼 마찰력을 조절해야 한답니다.

 

➊ 고무줄을 감아 탄성력을 최대로 만든다. ➋ 막대기가 앞으로 튕겨나가면서 차가 움직인다. - 정한길 기자 제공
➊ 고무줄을 감아 탄성력을 최대로 만든다. ➋ 막대기가 앞으로 튕겨나가면서 차가 움직인다. - 정한길 기자 제공

내가 만드는 메이커 스쿨 직접 설계한 마우스 트랩 카로 경주까지!


기자단 친구들은 직접 구상한 설계도로 마우스 트랩 카를 만들었어요. 양 옆으로 큰 날개를 단 자동차부터 앞바퀴가 하나만 있는 자동차까지 제각기 다른 마우스 트랩 카를 완성했지요.


또, 완성한 마우스 트랩 카를 가장 멀리 보내는 경주도 했어요. 곧게 쭉 뻗어가서 결승선을 훌쩍 넘긴 자동차와 아쉽게 레인을 이탈한 자동차, 앞으로 쭉 가다가 후진을 하는 자동차까지 모양만큼 그 결과도 다양했지요.


마우스 트랩 카를 가장 멀리 보낸 용원중(경기 소하초 5) 친구는 “직접 설계한 마우스 트랩 카가 빠르게 달리는 모습을 보니 뿌듯했다”라고 말했어요.


<어린이과학동아> 친구들도 마우스 트랩 카로 나만의 자동차를 만들어 보세요. 어렵게 느껴졌던 탄성력과 마찰력의 원리가 재밌게 느껴질 거예요.

 

정한길 기자 제공
정한길 기자 제공

섭섭박사님이 알려 주는 메이킹 한걸음


풀로 잘 붙지 않는 우드락이나 나무, 금속, 천 등을 붙일 때는 글루건을 이용해요. 그런데 접착 부위에 글루건을 바른 후, 그냥 떼면 접착제가 실처럼 늘어나요. 이땐 글루건을 꾹 눌러 주세요. 그러면 접착제가 깔끔하게 끊긴답니다.

 

정한길 기자 제공
정한길 기자 제공

어린이의 꿈을 키워 주는 숲속의 샘


숲속의 샘은 과학교구를 만드는 곳이에요. 마우스 트랩 카처럼 탄성력과 마찰력을 배울 수 있는 자동차뿐만 아니라 하늘을 나는 글라이더, 기계의 기본 원리를 이해할 수 있는 오토마타 등 다양한 과학교구를 제작하고 있지요. 숲속의 샘 과학교구로 어려운 과학 개념을 재밌게 배워 보세요!


홈페이지 www.supsocsem.com
문의전화 02-556-2239

 

다음 실험 예고 코딩해서 우주선을 조종한다! 다두블럭 관제탑 만들기


다음 ‘섭섭박사 메이커 스쿨’에서는 각종 센서와 블록을 조립해 우주선 관제탑을 만들 거예요. 코딩으로 관제탑을 조종하면, 우주선이 움직인답니다. 코딩과 블록에 관심이 많은 친구들, 얼른 신청하세요~!

일시 2017년 7월 10일 월요일
장소 동아사이언스 다빈치룸
신청방법 <어린이과학동아> 홈페이지(kids.dongascience.com) 공지사항을 보고 신청해 주세요.

 

정한길 기자 제공
정한길 기자 제공

도움★숲속의 샘

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