연의 원리!

연이 바람에 나는 원리는 바람이 연의 윗면과 아랫면을 동시에 지날 때 베르누이의 정리에 따라 윗면을 흐르는 바람의 속도가 빨라져 윗면부분의 압력이 아랫면보다 떨어지기 때문에 생기는 양력(부력)으로 연이 위로 올라가는 것입니다. 연을 한번쯤 날려본 사람이면 연이 그리 쉽게 날아오르지 않는다는 것을 알 것입니다. 원리를 알고 날리면 보다 쉽게 연을 날릴 수 있는 것이지요. 이쯤에서 베르누이의 정리를 한번 살펴봅시다.

베르누이는 액체나 기체 같은 유체가 독특한 운동형태를 보인다는 것을 알아내고 이를 과학 기본 법칙으로 정리를 했습니다. 간단히 말하면 ‘단위 시간당, 단위 면적당 지나가는 유체의 양은 일정하다’와 ‘유체의 속력이 증가하면 압력은 감소한다’라는 내용인데 이를 판자가 물에 뜨는 원리로 설명할 수 있습니다. 흐르는 물에 직사각형의 판자를 띄우는 장면을 머릿속에 생각해 봅시다. 물 속에서 판자의 뒤쪽을 약간 올린 채 손을 놓으면 판자는 물위로 떠오릅니다. 판자의 윗면과 아랫면은 면적이 동일한 것은 말할 나위 없습니다. 그런데 판자의 뒤쪽이 비스듬하게 올라가 있으면 물이 판자 윗면을 지나는데 다소 어려움이 생깁니다. 일단 올라갔다가 미끄러져 내려와야 하기 때문이지요. 이 때 베르누이의 정리에 따라 동일한 양의 물(유체)이 같은 시간에 윗면과 아랫면을 지나려면 윗면을 흐르는 물의 속도가 빨라져야 합니다. 또 속력이 빨라진 탓에 판자의 윗면에서는 압력이 줄어들기 때문에 아랫면과의 압력차에 의해 결국 판자가 떠오르는 것입니다.

연이 하늘위로 높이 뜨는 이유도 이와 같은 원리에 의한 것입니다. 연의 평평한 면을 바람이 부는 방향에 수직으로 세우면 연은 바람을 타고 뒤로 날아갑니다. 하지만 연이 연 실에 연결돼 있으므로 어느 순간 연 실이 팽팽해지고 연의 위쪽이 앞으로 살짝 기울어집니다. 이 때 마치 물 속의 판자가 떠오르는 것처럼 연의 윗면과 아랫면의 공기 속도 차에 의해 압력 차가 생김으로써 연이 떠오르게 되는 것입니다. 연이 떠오르려는 힘을 양력이라 하고 바람이 부는 방향에 따라 뒤로 진행하려는 힘을 향력이라 한답니다. 연 실을 풀면 향력에 의해 연이 뒤로 끌려가고 반대로 줄을 감으면 다시 양력이 생겨 위로 뜹니다. 이와 같이 얼레의 연 실을 감고 푸는 일을 기본으로 다양하게 연을 조종할 수 있는 것입니다.

나는 연을 날리면서, 연도 <베르누이의 법칙>이 존재한다는 것을 알고, 앞으로 연을 날릴 때 <베르누이의 법칙>을 생각하며 날리면 더욱더 신나고 재미있게 연을 날릴 수 있을 것이라고 생각합니다.

이한솔 기자 (남문초등학교 / 4학년)

남윤성 성남신기초등학교 / 6학년 2012-03-26 20:52:50 | 추천! 연, 비행기,커브볼,옆에 큰차가 지나갈 때 등에도 유체의 운동에 관한 에너지 보존의 법칙을 나타내는 베르누이의 법칙이 적용 되지요. 해마다 연에 각오와 반성을 담아 날리고 있어요. 연과 함께 즐거움도 더해지니 무척 재미있어요^^ 윤상일 서울논현초등학교 / 5학년 2012-03-28 19:53:09 | 연이 나르는 원리에대해서 잘 알겠습니다^^ 서준혁 대구서부초등학교 / 6학년 2012-04-03 19:25:12 | 연의 원리가 정말 기발하고 신기하네요.