새, 비행기, 헬리콥터 3가지의 공통점과 차이점은 무엇이 있는지 이야기해보세요.

새, 비행기, 헬리콥터는 모두 날개를 이용해 양력을 발생시켜 날 수 있다는 공통점이 있습니다. 하지만 새, 비행기는 고정된 날개를 사용하지만 헬리콥터는 프로펠러를 회전시켜 날 수 있다는 차이점이 있습니다. 프로펠러는 회전을 통해 헬리콥터의 속도보다도 빠른 공기의 흐름을 만들어 추력을 얻습니다.

SZ-F-R-005(Rev.3)                                                                                                      호기심의 시작 사이언스존                                                                                                     A4(210mm ×297mm)

◎ 미리생각해보기

◎ 실험 전 주의사항!

1. 실험에 포함된 작은 부품이나 시약 등은 삼키지 않도록 주의합니다.

2. 실험에 포함된 준비물은 실험 외 다른 용도로 절대 사용하지 않도록 합니다.

3. 실험용 도구와 시약으로 절대 장난치지 않도록 합니다.

4. 날카로운 도구를 사용할 때는 다치지 않도록 주의합니다.

5. 실험 후에는 주변 지역을 정리하고 손을 깨끗이 씻습니다.

◎ 실험 전 반드시 확인하기!

도안이 찢어지거나 구겨지지 않도록 주의하세요.

너무 세게 혹은 자주 날리면 프로펠러가 찢어질 수 있으니 주의하세요.

각도에 유의하여 날개를 붙여주세요.

1. 작은 몸체와 날개도안을 떼어냅니다. 날개도안의 접는선에 따라 접어줍니다.	2. 각도에 유의하여 작은몸체에 날개를 끼워 부착면에 맞추어 부착합니다.

3.PVC도안의 날개부분을 접어올리고, 바깥쪽에 양면테이프를 붙여줍니다.	4. 작은몸체 뒷면의 기준선(빨간선)에 맞추어 그림과 같이 PVC부착하며 작은 몸체를 원기둥모양으로 완성하세요.

◎ 실험방법

4번 실험방법의 완성. 작음몸체를 원기둥모양으로 완성하세요.	5. 큰 체 도안을 떼어낸 후, 큰 몸체의 뒷면의 부착면에 맞추어 날개를 부착하고 큰 몸체를 완성합니다.

6. 원형도안의 부착면을 아래로 접어 양면테이프를 이용하여 붙여 플라잉업을 완성합니다	7. 완성된 0°와 15°의 플라잉업을 날려보고. 실험결과를 비교하여 관찰하여 보세요.

SZ-F-R-005(Rev.3)                                                                                                      호기심의 시작 사이언스존                                                                                                     A4(210mm ×297mm)

◎ 실험결과 및 생각해보기

1. 날개를 0°로 붙였을 때 프로펠러는 어떻게 되나요?

⇒ 날지 않습니다.

2. 날개를 15°로 붙였을 때 프로펠러는 어떻게 되나요?

⇒ 위로 날아갑니다.

3. 날개의 각도가 0°와 15°일 때 차이가 나는 이유는 무엇일까요?

⇒ 양력과 중력이 같아지는 각도를 기준으로 그 이상의 각도를 유지해야 물체의 무게를      견뎌 위로 떠오를 수 있기 때문입니다.

◎ 원리이해

SZ-F-R-005(Rev.3)                                                                                                      호기심의 시작 사이언스존                                                                                                     A4(210mm ×297mm)

1. 비행기에 작용하는 힘

1) 중력: 지표 부근에 있는 물체를 지구의 중심 방향으로 끌어당기는 힘. 중력의 크기는 질    량에 비례합니다.

2) 양력: 양력은 유체 속의 물체가 진행방향에 수직 방향으로 받는 힘. 비행기와 헬리콥터     등은 이 힘에 의해 하늘에 뜰 수 있습니다.

3) 추력: 프로펠러의 회전 또는 가스분사의 반동에 의하여 생기는 추진력. 즉, 물체를 밀어    앞으로 내보내는 힘.

4) 항력: 기체나 액체에서 운동할 때, 운동 방향에 반대 방향으로 작용하고 있는 저항력 또    는 움직이는 물체의 동작 방향과 반대 방향으로 작용하는 힘.

2.  프로펠러

실제 프로펠러의 단면은 유선형입니다. 이는 프로펠러가 돌아가

면서 공기의 흐름을 만들어내고 속도 차이가 생기게 되기 때문입

니다. 그 속도 차이는 압력의 차이를 만들어내어 *베르누이의 정

리에 의해 오른쪽에서 왼쪽으로 힘이 생깁니다. 그것이 바로 추력

이 되는 것입니다. 이 힘은 항공기를 앞으로 당기게 되고 그 추력

을 바탕으로 날개에서 양력이 생겨 공중으로 떠오르게 되는 것입니다.

*베르누이의 정리: 공기의 속도가 빨라지면 압력이 낮아지고 속도가 느려지면 압력이 높아진다.

3.프로펠러의 각도

프로펠러를 보면 대각선으로 기울어져 있음을 알

수 있습니다. 그 이유는 날개의 회전속도와 양력의

관계 때문입니다. 날개의 회전에 의해 발생하는 양력

중력이 같아지는 각도를 기준으로 그 이상의 각도를

유지해야 물체의 무게를 견뎌 위로 떠오를 수 있습

니다. 가령 각도가 0°인 날개는 매우 큰 회전속도가

필요 합니다. 하지만 12~15°의 각도를 가진 날개는

상대적으로 적은 회전속도에서도 위로 떠오를 수 있

는 것입니다.

4. 새가 나는 원리

새는 날개 단면이 유선형으로 되어 있어, 새가 나는 원리와 비행기가 나는 원리는 동일합니다.

날개 깃털이 위쪽에 더 무성이 있음으로써 날개 위쪽의 곡선을 크게 하여 양력을 증가 시킵니

다. 날개 외에 속이 빈 뼈, 배설물을 오래 저장하지 않는 작은 방광과 같은 새의 구조는 새에

작용하는 중력의 영향을 줄여 잘 날 수 있도록 하는 요소입니다.

학습목표

프로펠러의 각도를 조절하여 실험하고, 물체가 날기 위해 필요한 힘과 각도에 대해 알아봅니다.

플라잉업

실험날짜          년      월      일

학년   반    이름 :

새, 비행기, 헬리콥터 3가지의 공통점과 차이점은 무엇이 있는지 이야기해보세요.

◎ 미리생각해보기

도안 A3(1장), PVC-원(2개), 손잡이(1개), 양면테이프10cm(6개), 야광스티커(단체)

◎ 실험준비물

1. 날개를 0°로 붙였을 때 프로펠러는 어떻게 되나요?

2. 날개를 15°로 붙였을 때 프로펠러는 어떻게 되나요?

◎ 실험결과 및 생각해보기

3. 날개의 각도가 0°와 15°일 때 차이가 나는 이유는 무엇일까요?

◎ 새롭게 알게 된 사실

◎ 느낀점