KR200453486Y1

KR200453486Y1 - 중력극복실험구

Info

Publication number: KR200453486Y1
Application number: KR2020090012642U
Authority: KR
Inventors: 김바로
Original assignee: 김바로
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2011-05-09
Also published as: KR20110003292U

Abstract

본 고안은 중력과 부력의 관계를 간편하게 실험할 수 있는 중력극복실험구에 관한 것으로, 물이 수용되는 제1 용기; 상기 제1 용기에 수용되며, 상기 물에 뜨는 재질로 이루어지고, 바닥부에 상기 물이 유입되는 유입공이 형성된 본체와, 상부에 기체배출공이 형성된 덮개부재가 착탈가능하게 결합된 제2 용기; 상기 제2 용기에 수용되되, 내부에 상기 유입공을 통하여 들어온 상기 물과 화합반응하여 이산화탄소를 발생시키는 혼합물을 포함하는 다공성 재질의 혼합물 수용부재; 및 상기 제2 용기에 내부에 수용되는 무게추;를 포함하여서, 상기 혼합물과 상기 물의 화학반응이 완료될 때까지, 상기 제2 용기는 상기 제1 용기에 대하여 상승 및 하강을 반복하면서 이동되는 것을 특징으로 한다.

Description

중력극복실험구{Apparatus for demonstrating gravity-buoyancy relationship}

본 고안은 중력극복실험구에 관한 것으로, 특히 물이 담긴 제1 용기와, 물과 화학반응하는 혼합물을 수용시킨 제2 용기를 상기 제1 용기에 수용시켜서, 물과 혼합물이 화학반응하는 동안에 제2 용기가 제1 용기에 대하여 상승 및 하강을 반복하도록 구성하여, 중력과 부력과의 관계를 간편하게 실험할 수 있는 실험구에 관한 것이다.

부력은 중력이 작용할 때 유체 속에 있는 물체가 유체로부터 받는 중력과 반대 방향으로 작용하는 힘이다. 상기 부력의 크기는 유체 속에 떠 있는 물체와 같은 부피의 유체의 무게와 같다.

본 발명은 초,중,고교 등의 학습현장에서 부력과 중력과의 관계를 간편하게 실험적으로 이해할 수 있도록 구성된 실험구이다.

본 고안은 중력과 부력과의 관계를 실험적으로 이해할 수 있도록 하며, 주변 에서 용이하게 찾을 수 있는 재료를 이용하여 간편하게 중력과 부력과의 관계를 실험할 수 있는 실험구를 제공함을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 중력극복실험구는, 물이 수용되는 제1 용기; 상기 제1 용기에 수용되며, 상기 물에 뜨는 재질로 이루어지고, 바닥부에 상기 물이 유입되는 유입공이 형성된 본체와, 상부에 기체배출공이 형성된 덮개부재가 착탈가능하게 결합된 제2 용기; 상기 제2 용기에 수용되되, 내부에 상기 유입공을 통하여 들어온 상기 물과 화합반응하여 이산화탄소를 발생시키는 혼합물을 포함하는 다공성 재질의 혼합물 수용부재; 및 상기 제2 용기에 내부에 수용되는 무게추;를 포함하여서, 상기 혼합물과 상기 물의 화학반응이 완료될 때까지, 상기 제2 용기는 상기 제1 용기에 대하여 상승 및 하강을 반복하면서 이동되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 혼합물은 구연산과 탄산수소나트륨이 1:1의 비율로 혼합된 것이 바람직하다.

본 고안에 따른 중력극복실험구는, 부력과 중력과의 관계를 용이하게 실험적으로 이해할 수 있고, 실생활 주변에서 쉽게 찾을 수 있는 재료를 이용하여 본 고안을 구현할 수 있으므로, 초,중,고교 등의 학습현장 등에서 간편하게 학습도구로 활용할 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 본 고안 실시예에 따른 중력극복실험구의 단면도이고, 도2 및 도3은 본 고안 실시예에 따른 중력극복실험구를 이용한 실험시, 제2 용기의 움직임을 도시한 도면이다.

먼저, 도1을 참조하면, 본 고안 실시예에 따른 중력극복실험구는, 제1 용기(10), 제2 용기(20), 혼합물 수용부재(30), 및 무게추(40)를 포함한다.

상기 제1 용기(10)는 물(1)이 수용되는 부분으로, 플라스틱 재질, 유리 재질, 또는 금속재질 등으로 다양하게 구현될 수 있다. 예컨대, 일상생활에서 용이하게 찾을 수 있는 패트병(PET)를 이용할 수 있다. 이때 상기 패트병의 목부분을 절개한 후, 패트병의 내부에 물(1)을 채워 활용할 수 있다.

상기 제2 용기(20)는 상기 제1 용기(10)에 수용되도록, 상기 제1 용기(10)보다 작은 크기로 이루어진다. 또한, 상기 제2 용기(20)는 상기 물(1)에 뜨는 재질로 이루어지며, 본체(21)와 덮개부재(22)를 포함하여 구성된다.

상기 본체(21)의 바닥부에는 상기 제1 용기(10)의 물(1)이 흘러들어 올 수 있도록, 유입공(21a)이 형성된다. 상기 덮개부재(22)는 상기 본체(21)의 상부에 착탈가능하게 결합되며, 상기 덮개부재(22)에는 후술할 혼합물(31)이 물(1)과 화학반응하여 발생된 이산화탄소가 배출될 수 있도록, 기체배출공(22a)이 형성된다. 본 실시예에서, 상기 유입공(21a)은 상기 본체(21)의 바닥부에 3개가 구비되며, 상기 기체배출공(22a)은 상기 덮개부재(22)에 3개가 구비된다. 물론, 상기 유입공(21a) 및 기체배출공(22a)의 개수는 다양하게 변경가능하다.

상기 제2 용기(20)의 재질은 상기 제1 용기(10)에 채워진 물(1)에 뜨는 재질로 이루어져야 하므로, 일반적으로 플라스틱 재질인 것이 바람직하다. 또한, 제2 용기(20)도 제1 용기(10)와 마찬가지로, 일상생활에서 용이하게 찾을 수 있는 재료를 활용할 수 있다. 예컨대, 제1 용기(10)보다 크기가 작은 요구르트병을 사용할 수 있다.

상기 본체(21)와 상기 덮개부재(22)는 밀봉처리되는 것이 바람직하다. 예컨대, 본체(21)와 덮개부재(22)를 투명테이프를 이용하여 접착시킬 수 있다. 상술한 바와 같이, 제2 용기(20)로서 요구르트병을 사용하는 경우에, 상기 요루르트병의 바닥면에 송곳 등을 이용하여 유입공(21a)을 형성하고, 요구르트병의 상단부에 결합된 알루미늄 뚜껑에 기체배출공(22a)을 형성한 후, 상기 요루르트병과 알루미늄 뚜껑를 투명테이프를 이용하여 밀봉시키면 된다.

상기 혼합물 수용부재(30)는 상기 제2 용기(20)에 수용되며, 그 내부에는 상기 유입공(21a)을 통하여 유입된 물(1)과 화학반응하여 이산화탄소를 발생시키는 혼합물(31)이 포함된다. 상기 혼합물(31)로는, 구연산과 탄산수소나트륨이 혼합된 혼합물(31)을 사용하며, 상기 구연산과 탄산수소나트륨의 혼합비율은 1:1인 것이 바람직하다. 상기 구연산과 탄산수소나트륨의 혼합물(31)은 유입공(21a)으로 통해 들어온 물(1)과 화학반응하여 이산화탄소를 발생시킨다.

또한, 상기 혼합물 수용부재(30)는 상기 본체(21)의 바닥부에 형성된 유입공(21a)을 통하여 흘러들어온 물(1)과 상기 혼합물(31)이 화학반응되도록, 다공성 재질로 이루어진다. 그리하여, 상기 혼합물 수용부재(30) 내부로 흘러든 물(1)과 혼합물(31)이 화학반응하고, 화학반응에 의해 생성되는 이산화탄소는 다시 혼합물 수용부재(30)의 외부로 빠져나올 수 있게 된다.

상기 혼합물 수용부재(30)는 예컨대, 미세한 구멍이 형성된 메쉬소재의 천이나, 일반적으로 사용되는 옷감의 일부분을 이용할 수 있다. 또한, 일반적으로 사용되는 휴지를 이용할 수도 있다. 상기 혼합물 수용부재(30)에 상기 혼합물(31)을 넣은 후, 실(32) 등을 이용하여 묶어두는 것이 바람직하다.

상기 혼합물(31)을 이루는 구연산으로는 주변에서 쉽게 찾을 수 있는 레모나(제품명) 등을 이용하고, 탄산수소나트륨으로는 소다 등을 이용할 수 있다. 레모나와 소다를 일정비율, 바람직하게는 1:1 비율로 혼합하여 용이하게 혼합물(31)을 구성할 수 있다.

상기 무게추(40)는 상기 제2 용기(20)에 수용된다. 본 실시예에서, 상기 무게추(40)로서 유리구슬 등을 이용할 수 있으며, 제2 용기(20)에 3개가 수용되어 있다. 물론, 상기 무게추(40)의 무게를 변경하기 위해서, 무게추(40)의 크기 또는 개수는 다양하게 변경가능하다. 상기 무게추(40)의 무게는 제2 용기(20)를 제1 용기(10)에 수용시킬 때, 제2 용기(20)가 잠기는 정도를 결정하게 된다.

이하, 상기 구성에 의한 중력극복실험구의 작용 및 효과를 상세히 설명한다.

본 고안에 따른 중력극복실험구를 구현하기 위해서, 제1 용기(10), 제2 용기(20), 혼합물 수용부재(30), 무게추(40), 혼합물 수용부재(30)에 수용되는 혼합물(31)을 준비한다. 아래에서는, 초,중,고교 등의 학습현장에서 손쉽게 적용할 수 있도록, 실생활에서 쉽게 찾을 수 있는 재료들을 이용하여 중력극복실험구를 구현하는 과정과, 상기 중력극복실험구의 작용 및 효과를 구체적으로 설명한다.

먼저, 제1 용기(10)로서 패트병을 준비하고, 제2 용기(20)로서 요구르트병을 준비한다. 제2 용기(20)의 덮개부재(22)로서 요구르트병의 알루미늄 뚜껑를 활용한다. 혼합물 수용부재(30)로는 휴지를 사용하고, 무게추(40)로는 유리구슬을 활용하도록 한다. 혼합물(31)을 구성하기 위해서, 구연산으로는 레모나(제품명)을 준비하고, 탄산수소나트륨으로는 소다를 준비한다. 물론, 본 고안에 따른 중력극복실험구의 각 구성요소는 상기한 재료에 의해 한정되는 것은 아니다.

1,5리터 패트병의 목부를 가위로 자르고, 물(1)을 채워둠으로써, 제1 용기(10)를 준비한다. 요구르트병의 바닥부에 송곳을 이용하여 유입공(21a)을 형성하여 제2 용기(20)를 준비한다.

휴지 위에 레모나(제품명)와 소다를 1:1의 비율로 잘 섞어 혼합물(31)을 만들고, 상기 혼합물(31)을 감싸도록 실(32) 또는 투명테이프를 이용하여 휴지를 묶어둔다.

상기 혼합물(31)과 유리구슬을 요구르트병에 넣은 후, 알루미늄 뚜껑를 상부에 덮은 후, 투명테이프를 이용하여 밀봉시킨다. 알루미늄 뚜껑에 핀을 이용하여 기체배출공(22a)을 형성한다.

이어서, 상기 혼합물(31)과 유리구슬을 수용한 요구르트병을 패트병에 띄운다. 요구르트병이 패트병에 대하여 상승 및 하강을 반복하는 과정을 도2 및 도3을 참조하여 상세히 설명한다.

요구르트병의 유입공(21a)을 통하여 물(1)이 유입되면, 다공성인 휴지 내부로 물(1)이 스며들어 혼합물(31)과 화학반응한다. 화학반응시, 이산화탄소가 발생된다. 화학반응이 진행되면서, 이산화탄소의 발생량만큼 질량손실이 발생되어 요구르트병의 무게가 감소한다. 따라서, 요구르트병은 도2에 도시된 바와 같이 상승하게 된다.

한편, 상기 요구르트병 내부로는 계속하여 물(1)이 유입되므로, 요구르트병 내부의 무게가 증가하여 중력이 증가하면 다시 요구르트병은 하강하게 된다.

화학반응이 계속하여 진행되고, 발생된 이산화탄소는 기체배출공(22a)을 통하여 배출되므로, 요구르트병의 무게는 감소하게 되어 다시 상승하게 된다. 이러한 과정은 화학반응이 완료될 때까지 수 회 반복되게 된다.

이와 같이, 최초 패트병에 요구르트병을 담그면, 도2에 도시된 바와 같이, 요구르트병에 채워진 유리구슬과, 혼합물 수용부재(30), 및 상기 혼합물 수용부재(30)에 쌓인 혼합물(31)에 가해지는 중력에 의해 요구르트병의 일부는 패트병에 잠기게 된다. 상기 유리구슬의 무게를 조절하여 요구르트병이 담기는 정도를 조절할 수 있다.

이어서, 화학반응이 진행되면, 이산화탄소의 발생량만큼 질량손실이 발생되어 요구르트병에 가해지는 중력이 작아져 요구르트병은 떠어른다. 바꾸어 말하면, 요구르트병의 부력은 작아지게 되는 것이다.

또한, 요구르트병의 유입공(21a)을 통하여는 계속하여 물(1)이 유입되고 있으므로, 유입된 물(1)은 요구르트병 내부의 중력을 증가시켜 다시 요구르트병은 가 라앉게 된다.

화학반응 더 진행되어, 질량손실에 의한 요구르트병에 가해지는 중력이 작아지면 다시 요구르트병은 떠오르게 된다. 이와 같은 과정은 화학반응이 완료되는 때까지 반복적으로 일어나게 된다. 상기 반복되는 횟수는 상기 요루트트병에 수용되는 유리구슬의 무게와, 혼합물의 량에 따라 달라지게 된다.

이처럼, 본 고안에 따른 중력극복실험구는, 중력과 부력과의 관계를 손쉽게 이해가능하게 한다. 뿐만 아니라, 주변에서 쉽게 찾을 수 있는 재료를 이용하여 본 고안의 중력극복실험구를 구현가능함으로 초,중,고교 등의 학습현장 등에서 활용도가 높은 장점이 있다.

또한, 본 고안에 따른 증력극복실험구를 이용하여 간단한 게임도 즐길 수 있다. 제2 용기의 떠오르는 시간, 또는 떠오르고 가라앉는 횟수 등을 겨루는 놀이와 병행하면서 중력과 부력과의 관계를 이해할 수 있는 도구로 활용할 수 있다.

이상, 본 고안을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 고안은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 고안의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 많은 변형이 제공될 수 있다. 따라서, 본 고안의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 실용신안등록청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도1은 본 고안 실시예에 따른 중력극복실험구의 단면도,

도2 및 도3은 본 고안 실시예에 따른 중력극복실험구를 이용한 실험시, 제2 용기의 움직임을 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10... 제1 용기 20... 제2 용기

21... 본체 21a... 유입공

22... 덮개부재 22a... 기체배출공

30... 혼합물 수용부재 31... 혼합물

40... 무게추 1... 물

Claims

물(1)이 수용되는 제1 용기(10);

상기 제1 용기(10)에 수용되며, 상기 물(1)에 뜨는 재질로 이루어지고, 바닥부에 상기 물(1)이 유입되는 유입공(21a)이 형성된 본체(21)와, 상부에 기체배출공(22a)이 형성된 덮개부재(22)가 착탈가능하게 결합된 제2 용기(20);

상기 제2 용기(20)에 수용되되, 내부에 상기 유입공(21a)을 통하여 들어온 상기 물(1)과 화합반응하여 이산화탄소를 발생시키는 혼합물(31)을 포함하는 다공성 재질의 혼합물 수용부재(30); 및

상기 제2 용기(20)에 내부에 수용되는 무게추(40);를 포함하여서,

상기 혼합물(31)과 상기 물(1)의 화학반응이 완료될 때까지, 상기 제2 용기(20)는 상기 제1 용기(10)에 대하여 상승 및 하강을 반복하면서 이동되는 것을 특징으로 하는 중력극복실험구.
제1항에 있어서,

상기 혼합물(31)은 구연산과 탄산수소나트륨이 1:1의 비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 중력극복실험구.