간이 푸코 진자 만들기

간이 푸코 진자 만들기

 

                                                                                 2015. 04. 06

1. 탐구동기

 

초등학교 시절에 지구는 자전한다고 배웠다. 그리고 지구가 자전함으로써 낮과 밤이 생기는 것처럼 여러 현상들이 생긴다고도 배웠다. 그런데 직접 간단하게 지구의 자전을 증명할 수 있을지 의문이 생겼고 탐구하다보니 ‘푸코 진자’라는 것을 알게 되었다. 이를 통해 지구의 자전과 그것에 의한 현상들을 생각해볼 수 있을 것 같아 이 탐구를 시작했다.

 

 

 

2. 가설설정

 

① 푸코 진자를 통해 지구의 자전을 증명할 수 있을 것이다.

② 위도에 따른 진자의 움직임을 예측할 수 있을 것이다.

 

 

 

3. 준비물

 

빨대 6개, 클립 12개, 가위, 실, 고무찰흙, 테이프, 종이

 

 

 

4. 탐구과정

 

① 6개의 빨대 양 끝에 클립을 끼운다.

② 빨대들을 서로 클립으로 연결하여 정사면체 모양을 만든다.

③ 정사면체를 세우고 한 모서리에 실을 매단다.

④ 바닥에 닿지 않을 만큼의 높이에 뭉친 고무찰흙을 실에 매단다.

(단, 실의 길이는 최대로 한다.)

⑤ 정사면체 뼈대를 종이 위에 올리고 테이프로 붙이고 가운데에 기준선을 만든다.

⑥ 진자를 단진자 운동을 시킨다.

⑦ 종이를 지구 자전 방향으로 회전시키면서 진자의 움직임을 관찰한다.

 

 

 

5. 탐구결과

 

종이를 회전시켜도 진자는 회전하지 않아, 처음에는 기준선 위에서 운동하던 진자가 시간이 지날수록 점점 기준선에서 벗어났다.

 

 

 

6. 자료해석

 

(1) 진자가 회전하는 것처럼 보이는 이유

- 진자는 자신의 무게로 인해 계속 같은 위치로 움직이려는 관성 때문에 돌지 않는다. 그러나 관측자는 지표면과 같이 회전하므로 관측자가 보기에는 마치 진자가 회전하는 것처럼 보일 것이다.

 

(2) 위도에 따른 진자의 운동 방향

- 북반구(북극점) : 시계 방향

- 남반구(남극점) : 반시계 방향

- 적도(위도 0°) : 회전하지 않음 (같은 방향으로 진동)

 

(3) 진자의 진동 방향이 바뀌는 이유

- 지구가 북극과 남극을 축을 하여 자전하기 때문이다. 또한, 진자의 회전 방향과 지구의 자전 방향은 반대이므로, 지구는 서쪽에서 동쪽으로 자전한다고 할 수 있다.

 

 

 

7. 알게 된 점과 알고 싶은 점

 

지구의 자전을 증명하는 방법이 이렇게 간단할 줄은 몰랐다. 직접 생각해보고 경험해보니 지구가 자전한다는 것을 밝히는 것이 그렇게 어렵지는 않았다. 다음에 또 탐구할 수 있다면, 그 때는 지구의 정확한 자전 주기와 공전 주기를 구하는 방법을 생각하여 직접 구해보고 싶다.

 

 

 

8. 활동사진