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자성체와 비자성체 분류기구 만들기준비물 |
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실험과 관찰 |
1. 아래의 도면대로 오려 자성체와 비자성체 분류기구를 만듭니다.
2. 여러 물체들을 미끄럼타게 해 봅니다. |
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왜 그럴까요? |
자석은 아니지만 자석에 붙으려면 물질 안에 아주아주 작은 자석들이 많이 있어야 합니다. 그래서 자석이 가까이 갔을 때 아주아주 작은 자석들이 자석에 붙을 수 있는 배열을 해아하지요.
그런 물질로는 철, 니켈, 코발트가 있습니다. 따라서 순수한 철, 니켈, 코발트로 된 물체들은 자석에 붙습니다. 그리고 이 물질을 포함하지 않으면 - 예를 들어, 순수한 구리 - 자석에 안 붙습니다.
그런데 하지만 철, 니켈, 또는 코발트를 재료의 일부로 함유한 물체는 자석에 붙을 수도 있도 있고, 그렇지 않을 수도 있습니다. 즉, 이 물질들을 포함하더라도 자석에 붙지 않을 수도 있다는 것입니다.
왜냐구요? 먼저 만유인력을 생각해 보세요. 뉴턴의 사과 이야기 말이예요.
질량을 가진 모든 물체 사이에는 힘이 작용하지요. 지구 표면 위의 물체는 지구가 잡아 당기는 힘 때문에 아래로 떨어지지요. 그런데 사과를 마주하고 앉았을 때 사과가 저절로 여러분에게 딸려 오는 걸 본 적이 있나요? 없지요~?
어? 이상하지 않아요? 분명히 여러분과 사과 사이에도 끌어당기는 힘(만유인력)이 있는데 왜 사과가 끌려오지 않을까요? 그것은 사과를 움직이게 하기에는 여러분과 사과 사이의 끌어 당기는 힘이 너무 작기 때문입니다.
마찬가지로 철, 니켈, 코발트를 포함하고 있다고 해서 모두 자석에 끌려오는 것은 아닙니다. 철, 니켈, 코발트 중 철이 가장 자석에 강하게 끌립니다. 그래서 철로 만들어진 물건들은 대체로 자석에 잘 붙지요. 예를 들어 종이 클립과 같은 것이지요.
우리가 사용하는 10원짜리 동전은 동(구리) 88%와 아연 12%로 되어 있어요. 자석에 의해 끌리는 물질이 전혀 없어 당연히 자석에 붙지 않지요. 100원짜리와 500원짜리 동전은 동(구리) 75%와 니켈 25%로 되어 있습니다. 니켈이 들어 있긴 하지만 니켈 자체도 자석에 아주 강하게 당겨지는 물질은 아닌데다가 동전에 들어있는 양도 적어서 자석에 끌리지 않는답니다.
이러한 성질을 이용하여 동전과 철로 된 물체를 분리하는
기구를 만들 수 있습니다. 원리는
간단합니다. 물체를 위에서 놓으면 지구 중력에 의해 아래로
떨어지지요. 떨어지는 중간 쯤에 자석을 놓으면 어떤 일이 일어날까요?
떨어지는
물체가 자석에 의해 끌리는지, 끌리지 않는지에 따라 달라지겠지요.
클립과 같은 물체는 자석에 의해 강하게 끌리므로 지구 중력에
의해 아래로 내려가다가 자석그처에서 인력을 받아 자석 쪽으로
휘어서 떨어지지요.
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10원짜리 동전과 같이 자석에 의해 끌리지 않는 물체는 자석에 의해 휘지 않고 직선으로 떨어지지요. 우리가 라면이나 음료 등을 뽑는 자판기도 같은 원리를 사용하여 동전인지 동전을 가장한 철로 된 물체인지 가려낸다고 해요. 가끔 동전 크기의 철로 된 물체로 라면이나 음료를 슬쩍하려는 공짜 좋아하는 사람들이 있어 놔서요.
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