얘들아
꼭 알아 두자!
1. 허리케인-흔들어 봅시다!
2. 롤러코스터-밖으로 나가떨어지지 않을까?
3. 바이킹-올라갈 때는 손을 드세요
4. 후룸라이드-아찔아찔 그 순간 못 잊어
5. 월드컵-나는 너에게 도전한다
6. 피터팬-돌아돌아돌아
7. 왕문어춤-아휴! 어지러워라
8. 자이로드롭-오줌 싸지 마세요
9. 브레이크 댄스-으악! 나 좀 살려 줘요
10. 은하수돛단배-끝난다했더니 이번에는 반대로
11. 범퍼카-무면허 운전자는 이쪽으로!
12. 마법의양탄자-가슴이 철렁하네, 정말로!
13. 도깨비바람-도깨비도 무서워서 못 탄다네!
14. 고공파도타기-가슴은 꽁당꽁당
15. 풍선타기-열기구 타고 세계 일주
16. 타가디스코-이렇게 큰 탬버린은 처음이야
17. 회전목마-우아하게 말 타면서 즐기자!
18. 디스코라운드-최고의 원심분리기
나는 과학 공부하러 놀이동산에 간다
일반적으로 아이들이 물리를 좋아하지 않는 이유는 물리학이 아이들과는 너무 동떨어져 있기 때문이다. 물리학자들이 수행한 연구 결과는 연구대로 있고 아이들은 물리학의 성과와는 전혀 상관없는 것처럼 생각하며 살아가는 것이 물리학에 관심을 갖지 않게 하는 요인 중의 하나이다.
초, 중, 고등학교의 물리교육에서도 필요하다면 번지점프, 장난감, 음악, 미술, 영화 등과 같이 일상생활에서 쉽게 구할 수 있는 것을 소재로 교육할 필요가 있다.
이 책은 초등학교 아이들에게 이런 물리학의 원리를 조금 더 쉽게 접근하기 위해 아빠가 직접 들려주는 놀이동산의 기구들에 대한 설명으로 진행된다. 즉, 딱딱하게만 다가오는 물리학의 원리를 찾아 놀이의 기구를 이용한 것이다.
놀이 기구 속에서 물리학을 찾아라!
모든 놀이 기구는 물리학적인 요소를 포함하고 있으며 훌륭한 물리실험 소재이며, 학습 자료이다. 그러나 그 속에 물리학적 요소가 숨어있다는 사실을 아는 사람은 별로 많지 않다. 또한 놀이 기구 자체에 숨겨진 물리학뿐만 아니라 놀이 기구를 탈 때 생기는 현상도 훌륭한 물리 교육적 소재라는 것을 알지 못한다.
'놀이 기구를 탈 때 사람들이 스릴을 느끼는 이유는?' '롤러코스터를 탈 때 몸이 쏠리는 이유는?' '바이킹의 어느 곳에 탔을 때 가장 스릴을 많이 느낄까?' '롤러코스터를 탈 때 인체는 어떤 변화를 일으킬까?'
뉴턴의 운동법칙을 앵무새처럼 암기한다고 해서 뉴턴의 운동법칙을 아는 것은 아니다. 학생들이 물리를 제대로 배우려면 일상생활에서 만나는 현상을 물리적으로 설명할 수 있도록 해야 한다. 놀이 기구를 탈 때는 자신의 물리적 지식을 동원해서 놀이 기구의 작동 원리와 놀이 기구를 탈 때 생기는 현상을 설명할 수 있도록 해야 하는 것이다.
놀이동산에서 물리를 가르쳐야 하는 또 다른 이유가 있다. 그것은 체험을 통해 학습하면 효과가 크기 때문이다. 학교 공부는 한번 배우는 것으로 모든 것이 끝날 뿐만 아니라 온몸으로 감동을 느끼기가 쉽지 않다.
그러나 놀이동산은 학생들에게 온몸으로 체험하면서 물리학을 공부할 수 있도록 해준다. 자유낙하, 위치에너지, 운동에너지, 원심력, 관성, 인체의 물리적 설명, 가속도, 속도 등을 감동을 느끼며 체험할 수 있는 훌륭한 학습 소재인 것이다
놀이 기구의 원리를 학교교육과 연계해서 배운다
놀이 기구의 구조, 작동원리 등은 물리적으로 훌륭히 설명될 수 있다. 예를 들면 롤러코스터의 작동원리는 학교에서 배웠던 역학적에너지 보존의 법칙으로 드러난다. 운동에너지와 위치에너지의 변화를 측정해 보고 역학적에너지가 실제로 보존되는지 알 수 있는 것이다.
놀이 기구를 탈 때 우리 몸은 어떻게 변화하며 어떤 느낌을 갖게 되는가? 롤러코스터를 탈 때 가장 스릴을 많이 느낄 때는 언제일까? 속도가 빠를 때일까? 아니면 가속도가 클 때인가? 가속도가 클 때는 어느 때인가? 이러한 질문은 실제로 놀이 기구를 타 보아야만 알 수 있는 내용이다. 놀이 기구를 타 보면 방향과 속력이 모두 변하는 곳에서 가장 스릴을 많이 느끼는 것을 알 수 있다. 이때의 가속도가 가장 크기 때문인 것이다. 어떤 사람은 전정기관이 지나치게 민감해 일상적인 운동(그네를 타거나, 미끄러지기, 뛰어들기, 몸 기울이기 등)에 대해서조차 공포를 느낀다.
귀를 포함해서 우리 몸도 알고 보면 물리학적으로 잘 설명할 수 있고 놀이 기구를 탈 때 신체의 변화와 특성 또한 물리학적으로 설명할 수 있다.
'놀이 기구 자체의 물리적 특성', '놀이 기구를 타면서 할 수 있는 물리실험', '놀이 기구를 탈 때 우리가 느끼는 물리적 현상' 등 놀이 기구가 놀이로서?역할뿐만 아灸?물리학습 도구로서의 역할도 할 수 있음을 알 수 있는 것이다.
특정한 놀이 기구를 통한 과학의 원리
롤러코스터에서의 가속도 변화
놀이동산 하면 가장 먼저 떠오는 것이 롤러코스터다. 롤러코스터의 가장 기본적인 형태는 구불구불한 언덕 몇 개를 넘고 몇 바퀴 회전하는 것이다. 조금 더 복잡한 것은 다양한 평면상의 貶諍?그리고 궤도 자체가 꼬이는 경우, 컴컴한 터널을 통과하여 공포 심리를 자극하기도 하고, 최고 시속 130km, 높이 70m의 초대형 롤러코스터도 나왔다. 최근에 더욱 다양한 형태가 나오고 있지만 물체의 운동에서 보면 단지 일정한 중력장 내의 3차원 운동일 뿐이다. 이는 2차원 평면으로 분해되어 몇 개의 원운동이나 포물선 운동으로 풀어지고 2차원 포물선 운동은 다시 1차원 등가속도 운동과 등속운동으로 분해된다. 이렇게 운동을 기술하는 과정에서는 '재미'를 느끼는 이유를 찾기 어렵다.
그러나 실제로 롤러코스터를 타는 사람은 이것을 타는 동안 몸이 무거워지기도 하고 또 공중에 뜬 것처럼 가벼워지기도 하고 어지러움을 느끼며 묘한 재미를 느낀다. 이 재미의 본체는 롤러코스터를 타는 동안 사람에 작용하는 힘에서 한 원인을 찾을 수 있다. 마찰을 무시한다면 롤러코스터에 탄 사람에 작용하는 힘은 크게 지구로부터의 중력, 롤러코스터 바닥이 사람을 떠받치는 수직항력으로 나눌 수 있다. 두 힘의 합력 즉, 알짜 힘은 롤러코스터를 탄 사람의 가속도와 비례하는데 롤러코스터가 움직이는 동안 알짜 힘이 일정하지 않다. 즉, 매 순간 속도와 가속도가 변하는 운동을 한다는 것이다. 중력은 크기와 방향이 언제나 일정하지만, 수직항력은 궤도와 진행 속도에 따라 얼마든지 변한다. 사람이 느끼는 재미의 한 원인은 따라서 수직항력의 변화에서 찾을 수 있다.
이런 과학의 원리는 일상생활에 아주 근접해 있다. 그것이 비단 놀이동산이 아니라도 전혀 구애받지 않는다. 그러나 이런 과학 원리를 접하는 것은 학생들에게 딱딱하게 다가가는 ‘물리’라는 단어에서 조금 해방시킬 뿐 아니라 조금 더 폭넓은 시선으로 과학의 원리를 찾을 수 있는 산 체험의 장을 열어주는 것이다.
중고단행본
바보 빅터
