금속링날리기

원리 :금속 봉에 감긴 코일에 교류 형태의 전류가 흐르게 되면 전자기 유도 현상에 의해 알루미늄 링에 자기장의 변화를 방해하는 방향으로 유도 전류가 발생하게 된다. 이때 코일에 전류가 흐르면서 형성된 자기장과 알루미늄 링에 발생한 유도 전류에 의한 자기장으로 인해 척력이 발생하여 알루미늄 링이 튀어 오르게 된다.

전기회로만들기

원리 :전기회로는 전류가 흐를 수 있도록 전지, 도선, 스위치 등을 연결한 것을 말한다. 전기회로로 전기가 흐르는 것을 ‘전류’라고 한다. 전기회로는 전원장치, 출력장치, 연결장치가 필요하다. 전기회로는 전원장치에서 출발한 전류가 출력 장치를 거쳐 다시 전원 장치로 돌아올 수 있도록 중간에 끊어짐 없이 길을 만들어 주어야 한다.

테슬라타워

원리 : 테슬라코일은 니콜라 테슬라가 발명한 고전압을 만드는 장치로 수십에서 수백만 볼트의 전압을 만들어낼 수 있다. 테슬라코일을 작동시키면 1차 고전압 트랜스가 가정용 교류 전압(=220V)을 수만 볼트 정도로 변환한다. 이렇게 변환된 에너지는 고압의 콘덴서를 충전시키고, 콘덴서에 충전된 전하가 스파크갭을 가로지를 만큼 충분히 모아졌을 때, 스파크갭 사이에서 스파크가 발생된다. 무선으로 전력을 송신하기 위해 개발된 테슬라코일은 지금은 고전압을 이용한 특수효과이외에는 거의 사용되지 않고 있다. 하지만 테슬라코일에서 발생한 고주파 신호는 무선 통신, 형광등, 네온사인 등의 개발에 기반이 되었다.

공기대포

원리 : 공기 대포 속 공기의 움직임은 파스칼의 원리로 설명할 수 있다. 1653년 프랑스의 수학자이자 물리학자인 파스칼이 정리한 원리로 밀폐된 용기 속에 담겨 있는 액체나 기체, 즉 유체의 일부에 압력을 가하면 그 세기는 변하지 않은 채로 유체 전체에 그대로 전달된다는 것이다. 파스칼의 원리는 생활 속에서도 쉽게 찾아볼 수 있는데 치약이나 핸드크림, 튜브의 아랫부분을 누르면 그 압력이 튜브 속 크림 전체에 전해져 크림이 입구 밖으로 나오는 현상 등이다. 공기대포 속의 공기는 풍선이 늘어났다 줄어드는 과정에서 힘을 받는데, 파스칼의 원리에 의해 대포 뒷부분에 가해진 압력은 대포 전체로 전해져 내부의 공기가 밀려 나오게 된다.

골드버그장치

원리 :미국의 만화가 루브 골드버그가 고안한 연쇄반응에 기반한 기계를 말한다. 생김새나 작동원리는 아주 복잡하고 거창한데 하는 일은 아주 단순한 기계를 일컫는 말이기도 하다. 만화적 상상력으로 만들어진 기계로 효율성보다는 재미와 기발함을 전면에 내세운 장치이다. 골드버그 장치에 있어서 중요한 원칙은 최초의 움직임을 작동하기 위한 물리적인 힘 외에는 추가적인 외부의 힘을 가해져서는 안 된다. 최근 골드버그 장치 만들기는 여러 장치와 부품들을 다양한 방식으로 연결해 하나의 시스템으로 구현하는 과정에서 창의적 아이디어와 팀워크가 요구되는 융합과학형체험프로그램으로 주목 받고 있다.

보이는소리

원리 :소리의 세기, 높낮이, 맵시를 소리의 3요소라고 한다. 소리는 물질의 진동으로 인해 파동이 만들어지며 발생한다. 파동의 진폭은 소리의 세기, 파동의 파장은 소리의 높낮이, 파동은 파형은 소리의 맵시를 나타낸다. 체험물에 설치된 실로폰을 통해 만들어지는 파동을 직접 모니터로 확인하고 소리의 3요소를 확인 할 수 있다.

너의목소리가들려

원리 : 소리는 주변 사물을 진동시킨다. 레이저를 진동하는 창문에 쏘면 반사되는 레이저는 소리와 유사한 진동을 하게 된다. 발사된 레이저의 진동을 증폭기를 이용해 증폭시킨 후 그 신호를 전기에너지로 바꿔 헤드폰에 전달하면 소리로 변환된다.

기타오실린더스코프

원리 :기타, 바이올린, 피아노와 같은 현악기는 줄을 진동시켜서 소리를 낸다. 줄의 양 끝을 고정하고 팽팽하게 당겨진 줄(현)이 그 평형 위치에서 진동한 정도가 줄을 타고 전파되는 파동으로 소리를 낸다. 펄스 운동의 진동수는 줄에서의 파동 속도와 줄의 길이, 굵기에 의해 정해진다. 따라서 줄을 당기는 힘(줄의 장력)을 크게 하여 조율하면 파동의 속도가 증가하여 진동수가 높아진다. 기타나 바이올린은 줄의 고정된 끝으로부터 어느 정도 떨어진 지점을 손가락으로 누름으로써 다른 음을 낼 수 있는데, 이는 펄스의 이동 거리가 짧아져서 진동수가 증가하여 더 높은 음을 내는 것이다.

소리의세계

원리 :

1. 1 목소리 변조 사람의 목소리는 다른 소리와 마찬가지로 파동의 형태이다. 목소리는 폐에서 나온 공기가 후두 안에 있는 성대를 통과하면서 진동하여 만들어지게 되고, 이 성대의 진동이 성도라는 관을 통과하면서 변형되어 입술을 통해 외부로 방출된다. 같은 성별을 가진 사람이 같은 크기로 같은 높이의 소리를 내어도 사람마다 차이가 난다. 소리의 맵시(음색)이 다르기 때문이다. 직접 목소리를 녹음하고 3가지의 다른 소리들로 변조해보고 들어볼수 있다.
2. 2 절대음감 테스트 연주되는 피아노 소리를 듣고 계이름을 선택하여 O,X로 표시되며 정답률이 표기된다.
3. 3 청각나이 측정 사람은 대략 20~20,000㎐ 정도의 소리만 들을 수 있다. 이처럼 사람이 들을 수 있는 소리의 주파수를 가청 주파수라고 한다. 20㎐ 이하의 소리를 초저주파음, 20,000㎐ 이상의 소리를 초음파라고 한다. 가청 주파수의 범위는 동물에 따라 다른데, 조류는 사람과 비슷하고, 양서류와 파충류는 저음에 민감하며, 곤충은 고음에 민감하여 사람이 느끼지 못하는 60,000㎐의 초음파도 감지한다. 들리는 소리 횟수를 맞추고 결과에 따른 청각 나이를 알아볼 수 있다.

포커스드사운드

원리 :소리가 나아가다가 장애물을 만나거나 성질이 다른 매질을 만나면, 그 경계면에서 소리의 일부가 처음의 매질로 되돌아 나오는 현상을 소리의 반사라고 한다. 소리가 반사할 때 입사각과 반사각의 크기는 항상 일정하며 파동이 반사되어도 진동수, 파장, 속력은 변하지 않는다.

몸으로듣는소리

원리 :소리를 듣는 일반적인 경로는 소리의 파동이 공기라는 매질을 통해 전달되는 공기전도(기도전도)이다. 하지만 인간은 귀를 통하지 않고도 소리를 들을 수 있다. 고막 대신 머리뼈를 통해서 전달된 진동이 바로 중이로 전달되어 소리를 들을 수 있는데, 이를 골전도라고한다.

거울로보는세상

• 원리 : 물체의 한 점에서 나오는 빛이 반사되어 거울 뒤에서 나오는 것(허상)처럼 보인다.
  • 거울에서 상까지의 거리는 거울에서 물체까지의 거리와 같다
  • 상의 좌우는 물체의 좌우와 반대로 보인다.
  • 상의 크기는 물체의 크기와 같다.
  • 입사각과 반사각은같다(반사의 법칙)

움직이는그림

원리 : 무아레는 맥놀이현상이 시각적으로 발생하는 것으로 일정한 간격을 갖는 물체 사이에 발생하는 간섭무늬를 말한다. 일정한 패턴을 가진 여러 무늬가 겹치면서 새로운 무늬를 만들어내는 현상이다. 직선과 직선무늬가 만나면서 새로운 직선무늬가 생겼고, 직선과 원무늬가 만나면서 타원 및 쌍곡선무늬가 생긴다.

숨은그림찾기

원리 :편광필름은 여러 방향으로 진동하는 자연광을 특정 방향으로 진동하는 빛으로 바꾸어주는 성질을 가진다. 이는 편광판의 원자가 결정축의 방향으로 배열되어있기 때문이다. 이때 빛을 통과시키는 면의 방향이 바로 편광렌즈의 축 방향이다. 자연광은 모든 방향으로 진동하는 빛이 섞인 것이므로, 어느 한 방향으로만 진동하는 빛만이 편광판을 통과 할 수 있다. 따라서 편광판 두 장을 겹쳐서 한 개를 돌리면 결정축 방향이 90˚를 이룰 때는 어두워지고, 결정축 방향이 90˚가 아닐 때는 밝아지게 되는데 이것은 빛이 횡파라는 사실을 보여준다. 만일 빛이 종파라고 하면 두 장의 편광판의 결정축 방향과 관계없이 일정한 밝기를 보일 것이다.

빛의합성

원리 :빨간색, 초록색, 파란색을 빛의 삼원색이라고 부릅니다. 이 세 가지 빛을 적절히 합성하면 어떠한 색의 빛도 만들 수 있어요. 물감은 섞을수록 진해져 어두워지지만, 빛은 섞을수록 밝아지고 빛의 삼원색을 모두 섞으면 흰색이 됩니다.

1. 1빨간색 + 초록색 = 노란색
2. 2빨간색 + 파란색 = 자홍색
3. 3초록색 + 파란색 = 청록색
4. 4빨간색 + 초록색 + 파란색 = 흰색(백색광)

색이변하는공

원리 :우리들이 보통 빛이라고 하는 것은 태양으로부터 방사되는 수많은 전자파 중에서 비교적 파장이 짧은 전자기파 영역의 가시광선으로 각 파장의 길이에 따라 여러 가지 특성을 지닌 빛이 된다. 인간이 눈으로 지각할 수 있는 빛의 영역은 전자장파 에너지 스펙트럼 중 극히 작은 부분으로 약 380~780nm까지의 가시광선 영역이며, 광선의 파장에 따라 서로 다른 색감을 나타낸다. 일상생활에서 우리들이 경험하는 사물들은 모두 색을 가지고 있는 것처럼 보이지만, 실제로 물체의 색은 색채로서 지각되기 이전에는 물리적인 빛의 상태에 있다. 그러나 우리들이 물체의 색을 볼 수 있는 것은 물체가 빛을 받으면 표면에서 일정한 파장의 빛만을 반사 또는 투과하고 나머지는 흡수하려는 성질을 가지고 있기 때문이다.

그림자아티스트

원리 : 빛이 지나가는 경로 위에 물체가 있을 때, 물체 뒤쪽으로 빛이 통과하지 못해 생기는 어두운 부분을 그림자라고 한다. 즉 물체가 광원을 향하고 있을 때 물체의 뒤쪽으로 생긴다. 따라서 빛은 직진한다는 것을 알 수 있다. 물체는 3차원 공간에 있는 입체이지만 빛에 의해 생기는 그림자는 입체가 아니라 2차원인 평면에 나타나게 된다. 그렇기 때문에 그림자는 물체의 한쪽 면에서 바라본 모습과 비슷하게 나타나거나 크기나 모양이 변형되어 나타나지만, 물체의 모습 그대로를 나타내지는 못한다. 광원의 방향이 일정할 때 물체의 그림자는 물체가 놓인 모습이나 그림자가 생기는 위치에 따라 다양한 모양을 나타냅니다. 같은 물체라도 물체의 방향에 따라 그림자의 모양은 서로 다를 수 있고, 다른 모습의 물체로도 같은 모양의 그림자를 만들 수도 있다.

스펙트럼

원리 :빛을 분광기에 통과시키면 여러 가지 색의 띠가 나타나는데, 이러한 색의 띠를 스펙트럼이라고 한다. 햇빛을 분광기로 관찰하면 무지개처럼 연속적인 색의 띠를 갖는 연속 스펙트럼과 특정 부분에만 하나 또는 몇 개의 선으로 보이는 선 스펙트럼이 있다. 선 스펙트럼은 원소의 종류에 따라 원소의 종류에 따라 선의 색깔, 위치, 개수, 굵기 등이 다르게 나타난다. 원자나 분자에서 방출되는 빛은 고유의 선스펙트럼을 가지기 때문에 스펙트럼을 분석하여 물질의 성분을 검사할 수 있다.

거품벽

원리 : 점성은 액체가 가지고 있는 고유한 성질의 하나로 액체를 흔들어 보았을 때 잘 흔들리지 않는 물질일수록 점성이 큰 것이다. 물과 식용유에 각각 구슬을 넣어보면 점성이 큰 식용유에서 구슬이 천천히 가라앉는 것을 볼 수 있다. 그 이유는 점성이 크면 서로 떨어지지 않으려는 성질이 강해서 다른 물질이 그사이를 통과하기 어렵기 때문이다.

열을보자

원리 : 열이 물체를 통해 전달되는 것을 전도라고 한다. 전도는 고체 상태의 물질에서 일어난다. 온도가 다른 두 물체가 닿게 되면, 온도가 높은 물체에서 온도가 낮은 물체로 열이 전달되어, 처음에 온도가 높았던 물체는 온도가 낮아지고, 온도가 낮았던 물체는 처음보다 온도가 높아지게 되어 두 물체의 온도가 비슷해진다. 물체에 따라 열의 이동하는 빠르기가 다르다. 쇠, 구리, 알루미늄과 같은 금속은 열이 빨리 이동하고 나무, 유리 등 비금속에서는 열의 전도가 느리다.

열의흔적

원리 : 온도에 따라 색이 변하는 것을 열변색성이라 하는데 열변색성이 일어나는 이유는 온도에 따라 분자의 구조, 배열 등이 바뀌기 때문이다. 분자의 구조, 배열, 결합 정도가 바뀌면 흡수하거나 방출하는 빛의 색(파장)이 달라지어 우리 눈에 보이는 색이 바뀌게 된다.

플라즈마

원리 : 일반적으로 물질의 상태는 고체·액체·기체 등 세 가지로 나눠진다. 플라즈마는 흔히 ‘제4의 물질 상태’라고 부른다. 고체 상태의 물질을 가열하면 액체가 되고, 더 가열하면 기체가 된다. 기체를 계속해서 가열하면 주변으로부터 너무 많은 에너지를 흡수한 전자가 원자핵으로부터 떨어져 나오면서 전자와 원자핵이 모두 떨어져 자유롭게 움직이는 플라즈마 상태가 된다. 양전하(+)를 띄는 원자핵과 음전하(-)를 띄는 전자가 서로 떨어져 있기 때문에 전기적 성질을 갖는다는 점이 특징이다.