◎ 미리생각해보기

우리 주변에서 빗면의 원리를 이용하여 만든 도구는 어떤 것이 있을까요?

나사못의 나사선 도끼날, 지퍼, 쐐기, 칼, 병따개, 나선형의 계단, 나선형 도로, 볼트와 너트, 비탈길, 에스컬레이터, 미끄럼틀 등이 있습니다.

◎ 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!

1. 가볍고 작은 알맹이들을 준비하여 나사컨베이어에 활용해 볼 수 있습니다.

1.도안을 모두 뜯어냅니다.	2.뜯어낸 도안을 같은 숫자끼리 연결하여 투명테이프로 고정시켜 빗면을 만듭니다. (주의! 빗금친 부분이 아래쪽에 위치하도록 연결합니다.)

5.다른 수수깡을 작게 잘라 종이컵에 담습니다.	6.종이컵에 나사컨베이어의 아랫부분을 넣어 빙글빙글 돌려봅니다. (주의! 나사컨베이어를 비스듬히 세워 돌려줍니다.)

◎ 실험방법

3.빗면을 수수깡에 끼워 빗면의 빗금친 부분을 수수깡 끝에 고정한 후, 반대쪽을 당겨 수수깡의 반대쪽 끝 1/5부분에 고정시켜 나사컨베이어를 만듭니다. (주의! 빗면에 수수깡에 바짝 붙을 수 있도록 합니다.)	4.OHP 필름을 나사컨베이어의 바깥쪽을 감싸 투명테이프로 고정시킵니다.

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

◎ 실험결과 및 생각해보기

종이컵에 자른 수수깡을 담고 나사 컨베이어를 빙글빙글 돌렸을 때 수수깡은 어떻게 되었나요?

⇒ 나사 컨베이어의 빗면을 타고 위로 올라갑니다.

2. 자른 수수깡 대신 무거운 물체를 높이 들어 올린다고 가정하였을 때 수직으로 들어 올리는 것과 나사 컨베이어를 사용하는 것 중에 어떤 것이 힘이 적게 들까요?

⇒ 나사 컨베이어를 사용하는 것이 힘이 적게 듭니다. 수직으로 들어 올리는 것보다 물체가 이동하는 거리는 멀지만, 소모되는 힘은 나사 컨베이어를 사용하는 것이 적게 듭니다.

◎ 원리이해

빗면의 원리(Ⓢ)

트럭에 무거운 물건을 올릴 때 기계를 이용하면 쉽지만 그런 장비가 없을 때는 어떻게 해야 할까요? 우선 주위에서 최대한 긴 널빤지를 찾아 트럭에 기대고 물건을 널빤지 위로 끌어 올립니다. 이와 같은 방법을 쓰면 힘이 덜 들어가기 때문에 물건을 쉽게 올릴 수 있습니다. 이것이 바로 빗면의 원리입니다.

고대 그리스 과학자 아르키메데스는 아주 특별한 양수기(물을 끌어올리는 도구)를 발명했습니다. 아르키메데스의 스크루 펌프라고 이름 붙여진 이 양수기는 비스듬하게 기울어져 있는 원통 안에 나선구조의 빗면이 들어 있습니다. 그래서 손잡이를 돌리면 원통속의 나선구조를 따라 물이 조금씩 올라가게 되는 것입니다. 이러한 원리는 오늘날에도 아주 다양하게 활용되고 있습니다.

2. 일과 빗면(Ⓢ,Ⓜ)

과학에서 말하는 일은 물체에 힘이 작용하고, 그 힘에 의해 물체가 힘의 방향으로 이동했을 때를 말합니다. 일은 힘과 물체의 이동거리를 곱한 값으로, 빗면을 이용하여 물체를 들어 올렸을 때와 그냥 올렸을 때의 일은 그 크기가 같습니다. 하지만 사용한 힘의 크기를 비교해 보면 바로 들어 올릴 때 사용한 힘보다 빗면을 이용하여 들어 올렸을 때 사용한 힘이 적다는 것을 알 수 있습니다.

3. 빗면의 활용(Ⓣ,Ⓔ)

빗면을 활용하면 작은 힘으로 물체를 옮길 수 있는데, 우리 생활에서 빗면의 원리를 이용한 것 중의 하나가 나사못입니다. 못을 직접 박으면 망치와 같은 도구를 이용하여 세게 내리쳐야 합니다. 하지만 나사못을 이용하면 도구 없이 못을 돌려 박을 수 있습니다. 나사못 외에 드릴, 코르크마개 따개 등도 같은 원리입니다. 또, 빗면을 이용하면 힘이 적게 든다는 장점 때문에 물체를 자르거나 구멍을 뚫는 용도로 사용하는 도구도 빗면의 원리가 이용됩니다. 도끼, 가위날, 칼날 등을 예로 들 수 있습니다. 이 외에도 땅이나 암석을 파거나 뚫을 때 사용하는 굴착기도 빗면의 원리를 이용한 것입니다.

나사컨베이어

학습목표

빗면의 원리를 응용하여

나사컨베이어를 만들어봅니다.

실험날짜          년      월      일

학년   반    이름 :

우리 주변에서 빗면의 원리를 이용하여 만든 도구는 어떤 것이 있을까요?

◎ 미리생각해보기

도안 1장, OHP필름 1장, 수수깡 2개, 종이컵 1개, 투명테이프

(※ 직접 준비하세요 : 가위)

◎ 실험준비물

1. 종이컵에 자른 수수깡을 담고 나사 컨베이어를 빙글빙글 돌렸을 때 수수깡은 어떻게 되었나요?

2. 자른 수수깡 대신 무거운 물체를 높이 들어 올린다고 가정하였을 때 수직으로 들어 올리는 것과 나사 컨베이어를 사용하는 것 중에 어떤 것이 힘이 적게 들까요?

◎ 실험결과 및 생각해보기

◎ 새롭게 알게 된 사실

◎ 느낀점