공은 왜 바닥에 닿으면 다시 위로 튀어 오르는지 궁금한 아이에게 설명하기 좋은 생활 속 과학 글입니다. 공이 눌렸다가 원래 모양으로 돌아오면서 튀는 원리를 쉽게 정리했습니다.
아이와 놀이터나 집 안에서 공놀이를 하다 보면, 공이 바닥에 닿았다가 다시 위로 튀어 오르는 모습을 볼 수 있습니다. 세게 던지면 높이 튀고, 살짝 떨어뜨리면 조금만 튑니다.
그 모습을 보던 아이가 이렇게 물을 수 있습니다.
“엄마, 공은 왜 자꾸 점프해?”
공은 바닥에 닿는 순간 아주 잠깐 눌립니다. 그리고 다시 원래 모양으로 돌아가려고 하면서 위로 튀어 오릅니다. 우리가 보기에는 순식간에 일어나는 일이지만, 공이 튀는 데에는 힘과 모양 변화가 함께 작용합니다.
공은 바닥에 닿을 때 잠깐 눌립니다
공을 바닥에 떨어뜨리면 공은 그냥 딱딱하게 부딪히기만 하는 것이 아닙니다. 공이 바닥에 닿는 순간, 공의 아래쪽이 아주 잠깐 눌립니다.
고무공이나 탱탱볼처럼 잘 튀는 공은 이 눌림이 더 잘 일어납니다. 손으로 고무공을 살짝 눌러 보면 모양이 조금 변했다가 다시 돌아오는 것을 볼 수 있습니다. 공이 바닥에 부딪힐 때도 비슷한 일이 아주 빠르게 일어납니다.
아이에게는 이렇게 설명할 수 있습니다.
“공은 바닥에 닿을 때 아주 잠깐 납작해져. 우리가 눈으로 잘 못 볼 만큼 빠르게 눌렸다가 다시 펴지는 거야.”
공이 바닥에 닿을 때 모양이 조금 변한다는 것을 알면, 공이 왜 다시 위로 튀는지 이해하기 쉬워집니다.
공은 원래 모양으로 돌아가려는 힘이 있습니다
공이 눌리면 그 상태로 계속 납작하게 있지 않습니다. 공은 다시 둥근 모양으로 돌아가려고 합니다. 이때 공이 바닥을 밀고, 그 힘 때문에 공이 위로 튀어 오릅니다.
스펀지를 손으로 눌렀다가 놓으면 다시 부풀어 오르는 것과 비슷합니다. 공도 눌렸다가 원래 모양으로 돌아가며 바닥에서 밀려 올라옵니다.
잘 튀는 공일수록 눌렸다가 다시 돌아오는 힘이 좋습니다. 반대로 너무 말랑하거나 바람이 빠진 공은 원래 모양으로 돌아오는 힘이 약해서 높이 튀지 않습니다.
아이에게는 이렇게 말할 수 있습니다.
“공이 바닥에 닿으면 잠깐 눌렸다가 다시 동그랗게 돌아가려고 해. 그때 바닥을 밀면서 위로 튀어 오르는 거야.”
공이 튀는 것은 공 안에 숨어 있던 힘이 마술처럼 나오는 것이 아니라, 공이 눌리고 다시 펴지는 과정에서 생기는 움직임입니다.
공의 종류와 바닥에 따라 튀는 높이가 달라집니다
모든 공이 똑같이 튀는 것은 아닙니다. 탱탱볼, 농구공, 축구공, 풍선, 천 공은 모두 튀는 정도가 다릅니다. 공의 재료와 안에 들어 있는 공기, 단단함이 다르기 때문입니다.
탱탱볼이나 농구공처럼 탄성이 좋은 공은 높이 튑니다. 하지만 천으로 된 공이나 바람이 빠진 공은 바닥에 닿아도 많이 튀지 않습니다.
바닥의 종류도 중요합니다. 딱딱한 바닥에서는 공이 더 잘 튈 수 있습니다. 반대로 푹신한 이불이나 잔디 위에서는 바닥이 충격을 흡수하기 때문에 공이 낮게 튑니다.
아이에게는 이렇게 설명할 수 있습니다.
“공이 잘 튀려면 공도 잘 돌아와야 하고, 바닥도 너무 푹신하지 않아야 해. 그래서 같은 공도 바닥에 따라 다르게 튈 수 있어.”
같은 공을 여러 바닥에 떨어뜨려 보면, 공이 튀는 높이가 달라지는 것을 쉽게 볼 수 있습니다.
한눈에 정리
| 질문 | 쉬운 답 |
|---|---|
| 공은 왜 튈까 | 바닥에 닿을 때 눌렸다가 다시 원래 모양으로 돌아가며 위로 올라오기 때문입니다. |
| 공은 바닥에 닿을 때 어떻게 될까 | 아주 잠깐 눌리며 모양이 변합니다. |
| 잘 튀는 공은 무엇이 다를까 | 눌렸다가 다시 원래 모양으로 돌아오는 힘이 좋습니다. |
| 바람 빠진 공은 왜 잘 안 튈까 | 원래 모양으로 돌아오는 힘이 약해졌기 때문입니다. |
| 바닥에 따라 왜 튀는 높이가 다를까 | 딱딱한 바닥은 공을 더 잘 튀게 하고, 푹신한 바닥은 충격을 흡수하기 때문입니다. |
아이와 함께 관찰하는 방법
집이나 놀이터에서 공을 떨어뜨려 보며 튀는 높이를 비교할 수 있습니다. 같은 공을 딱딱한 바닥, 매트, 잔디, 이불 위에 떨어뜨려 보면 차이가 잘 보입니다.
아이에게는 이렇게 질문해 볼 수 있습니다.
“어느 바닥에서 공이 제일 높이 튈까?”
“공을 세게 떨어뜨리면 더 높이 튈까?”
“바람이 빠진 공과 빵빵한 공은 어떻게 다를까?”
공을 너무 세게 던지면 주변 물건이 깨지거나 사람이 다칠 수 있으므로 넓고 안전한 곳에서 관찰하는 것이 좋습니다. 실내에서는 작은 공을 낮은 높이에서 떨어뜨리는 정도로 충분합니다.
공을 눈높이보다 높게 던지기보다는, 어른이 정해 준 높이에서 아래로 떨어뜨려 보는 방식이 안전합니다. 아이와 함께 “어디까지 튀어 올랐는지” 손으로 표시해 보면 놀이처럼 관찰할 수 있습니다.
공이 튀는 모습에는 힘과 모양 변화가 있습니다
공이 바닥에 닿았다가 다시 올라오는 이유는 공이 잠깐 눌렸다가 원래 모양으로 돌아가려 하기 때문입니다. 이 과정에서 공이 바닥을 밀고, 그 힘으로 위로 튀어 오릅니다.
아이의 “엄마, 공은 왜 자꾸 점프해?”라는 질문은 힘과 탄성을 이야기해 볼 좋은 출발점이 됩니다. 공놀이를 할 때 공이 얼마나 높이 튀는지, 어떤 바닥에서 더 잘 튀는지 함께 살펴보면 놀이 속에서도 과학을 발견할 수 있습니다.
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- Pixabay: 축구 공, 스포츠, 분야