관계를 관찰하라 - 자신만만 과학책(물리편)

‘자신만만 과학책’에서는 과학을 배우려면 수학을 많이 알아야 한다고 합니다. 수학은 과학을 하는데 아주 중요한 도구이기 때문입니다. 따라서 과학과 수학은 서로 깊은 관련이 있다는 사실을 이 책에 나온 두 가지 예를 통해 설명해보고자 합니다.

첫 번째로 코끼리와 생쥐 중에서 누가 더 많이 먹을 수 있는지에 대해 알아봅시다. 코끼리 한 마리와 코끼리의 무게와 같은 여러 마리의 생쥐가 먹기 시합을 한다면 어느 쪽이 더 많이 먹을 수 있을지를 알아보는 것입니다. 여기에서는 단순히 무게와 표면적의 비율만 생각해서 계산을 하도록 합니다.

코끼리의 몸무게를 생쥐와 비교해 보려면, 우선 단위를 작은 단위로 바꾸어야 합니다. 보통 코끼리의 몸무게를 4톤 정도라 하면, 1톤은 1,000그램이 되고, 1킬로그램은 1,000그램이므로 4톤 정도의 코끼리는 몸무게가 4백만 그램이 됩니다. 이제는 생쥐의 몸무게를 알아봅시다. 생쥐는 보통 한마리가 40그램 쯤 된다고 하니, 생쥐 10만 마리의 무게는 코끼리 한 마리의 무게와 비슷합니다.

이번에는 하루에 먹는 식사량을 비교해보면, 생쥐와 같은 작은 동물들이 하루에 섭취해야 되는 식사량은 자신의 몸무게의 4배라고 합니다. 그렇다면 생쥐의 몸무게는 40그램쯤 된다고 했을 때, 하루에 먹는 식사량은 160그램쯤 될 것입니다. 따라서 생쥐 10만 마리는 하루에 16톤의 음식을 먹어야 되는 것입니다.

반면에 코끼리의 몸무게가 4톤쯤 된다고 했을 때, 코끼리는 하루에 과일이나 풀을 60킬로그램쯤 먹는다는 계산이 나옵니다.

무게로 비교했을 때, 코끼리의 몸무게에 해당하는 여러 마리의 생쥐는 코끼리보다 더 많은 음식을 먹습니다. 또 표면적으로 보았을 때도 몸의 크기에 비해 표면적이 더 넓은 동물일수록 음식을 많이 먹는다는 것을 알았기에 생쥐가 코끼리보다 더 많이 먹고 있다는 사실이 밝혀진 것입니다.

두 번째로 공기 속과 물 속 중, 어느 곳에서 소리가 더 빠르게 전달되는지를 알아보겠습니다.

소리가 전달되는 속도는 물질에 따라 달라집니다. 소리는 공기 속에서 1초에 300미터를 달린다고 합니다. 이렇게 사방으로 퍼져 나간 공기의 진동은 우리 귀까지 전달되고, 공기의 진동이 고막을 흔들면 그 신호가 신경을 통해 우리 뇌로 전달되는 것입니다. 이때 우리 뇌는 소리를 판단하게 되는데, 사람은 보통 주파수가 20~20,000 사이인 소리만 들을 수 있다고 합니다.

소리의 세기도 거리에 따라 아주 빠른 속도로 약해집니다. 거리가 2배이면 소리의 세기는 4(=2x2)분의 1로, 거리가 3배이면 소리의 세기는 9(=3X3)분의 1로 약해진다고 합니다. 따라서 소리의 세기는 거리의 제곱 배만큼 약해지는 것입니다. 여기서 제곱이라는 말은 숫자를 2회 곱한 값을 일컫는 말입니다.

물질의 밀도를 보면 밀도는 소리의 속도를 좌우하는 중요한 요인이 됩니다. 물 분자들은 공기 분자들보다 훨씬 가깝고 빽빽하게 차 있습니다. 그러므로 소리는 물속에서 1초에 1,500m쯤의 거리를 달리기에, 공기보다 3배쯤 빠르게 소리를 전달하는 것입니다. 결국 공기 속보다 물속에서 소리가 더 빠르게 전달되는 것입니다.

따라서 몸무게, 단위, 식사량, 속도, 세기, 밀도 이렇게 6가지 모두의 비교를 통해서 증명을 하기에 수학은 과학을 공부하는데 꼭 필요한 것이다.

이 밖에도 ‘자신만만 과학책’은 나무토막은 왜 물에 뜨는지, 달은 어떻게 빛을 내고 있는지, 열을 가하면 왜 부피가 커지는지 등 재미있는 10가지 의문 사항들을 상세한 원리를 통해 설명해주고 있습니다.

이 책을 통해서 우리 주변에서 일어나고 있는 현상들은 분명한 이유가 있다는 것을 알게 되었고, 그렇기에 하나를 알더라도 확실하게 알아야 된다는 것을 깨닫게 되었습니다. 우리도 부지런히 노력해서 하나를 확실히 안 뒤 열을 알아가는 사람이 되어야겠습니다. 또 열을 정확하게 알면 백을 깨우칠 수 있도록 차근차근 지식을 쌓아가도록 노력해야겠습니다.

쉽게 이해되면서 논리적으로 재미있는 이 책은, 과학의 여러 분야 중 물리 영역에 있어 많은 도움을 주는 책입니다. 초등학생들이 꼭 알아야 할 것을 ‘왜’라는 질문으로 던지고, 그 답을 단답형이 아닌 폭넓게 사고하여 깨우칠 수 있게끔 이끌어준답니다. 중요한 것은 답을 아는 것이 아니라, 그 답이 왜 맞는지를 조리 있게 설명할 수 있는 능력을 기르는 것입니다.

자신만만 과학책은 지구과학, 생물, 물리, 화학 전 4권이 시리즈로 출판 되었기에 과학과 논술까지 모두 욕심이 난다면 필독해보시길 바랍니다.

남윤성 기자 (성남신기초등학교 / 6학년)

기종관 대선초등학교 / 5학년 2012-06-21 15:20:29 | 항상 어려운 주제를 쉽게 설명해 주시는 남윤성 기자님의 기사 잘 읽었습니다. 어려울 듯 합니다만 꼭 챙겨서 읽어보도록 할께요. 추천드리고 갑니다. 곽채원 한양초등학교 / 6학년 2012-06-21 16:46:37 | 저는 처음에 생쥐와 코끼리 중 누가 더 많이 먹을지를 계산해 보면 당연히 코끼리!라고 생각했습니다. 제 고정관념이었을까요...^^윤성기자님의 설명을 들어보니 새로운 사실(생쥐와 같은 작은 동물들이 하루에 섭취하는 식사량은 몸무게의 4배라는 것)도 알게되고 생쥐 10만 마리가 코끼리 한 마리보다 더 많이 먹는다는 곽채원 한양초등학교 / 6학년 2012-06-21 16:48:43 | 것도 알게되었습니다. 윤성 기자님이 마치 제 선생님 같네요~ 제가 과학이나 수학과 같은 이과 쪽에 약한데 이 책을 꼭 한 번 읽어봐야겠습니다. 추천도 꾸~욱 합니다~! 행복한 하루 되세요! 남윤성 성남신기초등학교 / 6학년 2012-06-21 17:31:25 | 기종관 기자님, 반갑습니다. 제가 아직 능력이 많이 부족한데,, 이렇게 칭찬을 해 주시니 우선 감사하고 기분이 왠지 좋습니다. 도서관에서 시원하게 한 번 읽어 보시면 과학,수학,논술까지도 함께 선물로 받을 것 같습니다. 시리즈로 나와 있으니 몇일 동안 읽어 보시길... 남윤성 성남신기초등학교 / 6학년 2012-06-21 17:35:39 | 곽채원 기자님, 가분한 칭찬을 해 주시니 어디 구멍이 있는지 빨리 살펴야 하겠습니다^&^ 여기에선 단순히 무게와 표면적의 비율만 생각해서 나온 결과입니다. 이제 초등시절을 과목별로 마무리를 해야 되는 시점이지요. 저는 아직까지는 문제집과 선행은 전혀 하지 않고 있답니다. 하지만 동화책은 무한대로 보지요. 남윤성 성남신기초등학교 / 6학년 2012-06-21 17:40:06 | 한 번 호기심과 의구심이 생기면 초-> 중-> 고-> 대학생-> 논문까지 찾아서 봐야 마음이 진정이 되니... 그래도 시간이 많이 남아서 항상 생활이 여유롭답니다. 다른 학생들은 학원을 가지만 저는 제가 세운 일일 계획대로 움직이면 되니.. 곽기자님도 행복한 나날이 되세요 조용우 부산감천초등학교 / 5학년 2012-06-21 20:35:46 | 역시 남윤성 기자님께 배울점이 많아요~ 남윤성 성남신기초등학교 / 6학년 2012-06-23 00:05:09 | 조기자님, 반갑습니다. 저 역시 항상 열심히 그리고 유익한 기사를 올려 주시는 조기자님의 기사를 잘 읽고 있답니다. 운동장 풍경과 거울에 관한 동시를 감상하면서 살며시 미소도 짓고 있지요^&^ 엄선영 회천초등학교 / 6학년 2012-06-24 16:38:32 | 그 답이 왜 맞는지를 조리 있게 설명할 수 있는 능력을 기르는 것... 남기자님은 과학을 좋아하고 잘 하는것 같아요.이번 기사에서도 선생님의 강의처럼 조목 조목 찝어 주셨네요.. 잘 배우고 갑니다. 남윤성 성남신기초등학교 / 6학년 2012-06-24 22:27:55 | 네. 그렇게 가분한 칭찬을 해 주시니, 감사~. 참 엄기자님,국가수준 학업성취도 평가를 화상으로도 시험을 보지 않는다면 한국에 오시고 나서 꼭 개별적으로 한 번 보시길... 전국의 또래 친구들은 어떤 시험을 보았고 본인의 실력은 어느 수준인지 알아보는 것도 좋을 것 같아요. 잘 보내시길..^^ 엄세현 서울돈암초등학교 / 5학년 2012-06-24 23:13:41 | 코끼리와 생쥐의 비교는 참 흥미롭네요. 남윤성기자님의 도시락 시를 보고 이 기사를 찾아서 읽었는데요. 글을 재미있게 쓰기도 하지만 깊이 생각할 수 있는 여지를 주는 차분한 글이라서 마음에 들어요. 추천합니다. 앞으로도 좋은 기사 기대하겠습니다. ^^ 남윤성 성남신기초등학교 / 6학년 2012-06-25 18:26:34 | 엄세현 기자님, 감사합니다^&^ 조금씩 노력하는 기사를 올리도록 하겠습니다. 6월과 7월사이에 1학기를 마무리 해야 되는 시점이네요. 알차게 잘 마무리 하시고 건강 주의하세요^&^ 저도 엄기자님의 다음 기사를 기대합니다^^