무게중심과 공기의 저항 (스티로폼 삼각 비행정)

【 실험 3 】스티로폼 삼각 비행정

□ 목표 : 스티로폼 비행기를 만들어 보고 비행기의 무게 중심과 공기의 저항과의 관계를 찾을 수 있다.

□ 미리 생각해 보기

  하늘을 날고 싶어하던 인간의 꿈을 실현시킨 비행기, 로켓은 땅을 향해 폭발된 연료 가스를 내 뿜음으로써 그 반작용으로 공중으로 치솟는다. 그러나 이와 달리, 가스 분출 구를 지구와 평행으로 하고 있는 비행기의 엔진은 날아오르는 힘의 직접적인 원동력 이 아니다. 비행기는 쇳덩어리로 이뤄진 무거운 몸체를 단 채 어떻게 공중으로 날아오를 수 있을까?

□ 준비물 : 스티로폼 용기(김밥을 담는 얇은 스티로폼), 사인펜, 클립, 가위, 자

□ 활동 과정

  스티로폼 용기의 평평한 부분을 오려내고 그림과 같이 삼각형 모양으로 잘라낸다. 큰 삼각형 스티로폼 조각의 가운데 부분에 스티로폼의 두께만큼 틈을 만들고, 작은 삼각형도 그림과 같이 오려서 틈을 만들어 두 개의 조각을 서로 끼워 맞춰 전체모양을 완성한다. 종이 클립을 앞부분에 끼워 스티로폼 비행기를 완성한다.

□ 과제 탐구

 1. 스티로폼 비행기를 완성하고 친구들과 누가 오랫동안 멀리 날릴 수 있는지 실험해보자.

 2. 잘 날지 않으면 클립의 개수를 조정해 보고 끼워 맞춘 틈새를 다듬고 다시 날려보자.

 3. 스티로폼 비행기를 오랫동안 멀리 날릴 수 있는 조건을 찾아보자.

□ 참고 자료

 ○ 스티로폼 비행기

  스티로폼 비행기는 Fabulous Foam Flyer(The F-3) 라고 불린다. 종이클립을 비행기의 앞부분에 끼움으로써, 무게중심을 공기의 압력을 받는 중심점보다 앞에 두게 하여 공기 중을 미끄러지듯 날 수 있게 한다. 방향날개의 크기를 바꾸어 보고, 모양을 조금씩 바꾸는 등 여러 가지로 응용하여 가장 멀리 날 수 있는 스티로폼 비행기를 만들어보자.

 

 ○ 양력

  가령 비행기 날개와 같은 형상의 물체를 유체의 흐름에 비스듬히 놓으면 그 물체에는 흐름의 방향에 수직으로 물체를 들어올리려고 하는 힘 즉 양력이 작용한다. 날개가 비행기를 공중에 지탱하는 것은 이 때문이다. 이에 대하여 물체를 흐름의 방향으로 떠밀어 보내려고 하는 법을 항력(抗力)이라고 한다.

♤ 참새는 왜 전깃줄(고압선)에 앉아 있어도 감전되지 않을까?     감전된다는 것은 전기가 몸을 통해 흐르면서 몸을 거쳐 빠져나갈 때 충격을 주는 것이다. 전기에 감전되는 경우에는 전기가 들어왔다가 빠져나가야 하므로 전기의 입구와 출구가 필요하다.   몸의 크기가 작은 참새는 하나의 고압선 위에만 앉을 수 있다. 즉 참새의 두발은 하나의 고압선 위에만 걸쳐 있기 때문에 전기가 흐르는 입구는 있으나 출구가 없어 참새의 몸으로는 전기가 흐르지 않는다. 만일  참새가 각기 다른 고압선에 발을 걸치고 있다면 참새도 감전될 수 있다. 사람도 땅에 발을 대지 않고 한 고압선만 접촉한다면 출구가 없어서 감전되지 않는다.

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