정지해 있는 자전거의 페달을 밟으면 자전거가 움직이는 건 무슨 이유 때문일까요?

자전거의 페달을 밟으면 자전거가 움직이고, 더 세게 밟으면 자전거는 더 빠르게 움직입니다. 그러다 브레이크를 밟거나 장애물을 만나면 자전거는 멈추게 됩니다. 이렇게 힘이 작용했을 때 자전거의 속력은 변하게 되는데, 시간에 따라 속력이 변하는 비율을 나타낸 양을 ‘가속도’라고 합니다. 가속도는 방향의 변화를 나타내는 값이기도 하며, 큰 힘이 작용할수록 가속도도 커집니다. 가속도의 값이 양(+)이면 속도가 점점 빨라지고, 가속도의 값이 음(-)이면 속도가 점점 느려지는 것을 뜻합니다. 또한 같은 크기의 힘이 작용하더라도 물체의 질량에 따라 가속도는 달라집니다.

◎ 미리생각해보기

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

◎ 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 주변을 정리하고 손을 깨끗이 씻습니다.

◎ 실험 전 반드시 확인하기!

우드락을 떼어 낼 때와 끼울 때 부러지지 않도록 힘을 조절해 주세요.

고무줄 두 개는 여유분입니다.

탱크 슈터를 사람을 향해 쏘지 않도록 합니다.

우드락을 떼어 내어 그림과 같이 포개 주세요. 이름을 적는 직사각형 도안이 제일 아래로 가도록 합니다.	2. 우드락의 위·아래 홈 부분에 고무줄을 끼워주세요.

5. 탱크의 포탑 부분을 그림과 같이 접어 끼워주세요. 탱크의 깃발, 부품을 그림과 같이 끼워주세요.	6. 쇠구슬을 우드락에 끼운 후, 슈터의 구멍에 넣고 발사대를 당겨보세요. (쇠구슬이 빠질 수 있으니 위아래로 투명테이프를 붙여주세요.)

3. 탱크의 덮개판을 위에 덮고, 그림의 부분에 양면테이프를 4등분 하여 붙인 후, 바퀴를 양 쪽에 끼워주세요.	4. 탱크의 차체 부분을 그림과 같이 접어 끼워주세요.

◎ 실험방법

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

◎ 실험결과 및 생각해보기

1. 탱크 슈터의 고무줄을 약하게 당겨 발사할 때와, 세게 당겨 발사할 때, 포탄의

이동 거리는 어떤 차이가 있을까요?

⇒ 고무줄을 약하게 당겨 발사할 때 보다 세게 당겨 발사할 때 포탄은 더 멀리 날아

갑니다.

2. 서 있는 상태로 탱크 슈터의 포탄을 멀리 날릴 때, 포탄은 어떻게 이동할까요?

⇒ 수평 방향으로 던져진 포탄은 공기의 저항을 무시한다면 수평 방향으로는 아무런

힘을 받지 않고, 수직 방향으로 중력을 받게 됩니다. 따라서 수평 방향으로는 등속도 운동을 하게 되고, 수직 방향으로는 자유 낙하 운동을 하게 됩니다.

◎ 원리이해

1. 뉴턴의 운동 제 2법칙

뉴턴의 운동 제 2법칙은 힘, 가속도, 질량과 관련됩니다. 물체에 작용하는 힘의 크

기를 F, 가속도를 a, 물체의 질량을 m이라고 할 때 가속도는 작용하는 힘의 크기에 비례합니다. 또한 같은 크기의 힘이 작용하더라도 질량이 큰 물체일수록 가속도는 작아집니다. 힘과 질량과 가속도의 관계를 식으로 나타내면 다음과 같습니다.

F=ma

예시)

같은 힘으로 볼링공과 탁구공을 각각 밀 때, 어느 공이 더 쉽게 움직일까요?

두 공이 같은 속력으로 굴러갈 때 어느 것이 더 쉽게 멈출까요? 탁구공이 볼링공 보다 더 쉽게 움직이고 쉽게 멈춥니다. 볼링공은 질량이 커서 속력을 변화시키기 어렵기 때문입니다.

2. 전차(탱크)

전차는 무한궤도를 장착한 기갑 전투 차량을 뜻하며, 세계 제 1차대전 중 프랑스와 영국의 공동연구로 개발된 것을 시초로 현재는 3.5세대가 사용되고 있습니다. 초기

의 전차는 중심 돌파용 장비로 제작 되어 시간이 지나면서 육전의 주력 병기가 되었습니다. 점차 전차의 기동력, 화력, 장갑이 강화되어 세계 제 2차대전 전쟁 말기에는 75mm 이상의 장포신 전차포와 수 정의 엄호용 기관총, 두꺼운 전면 장갑으로

무장한 전차가 제작되었습니다.

①1세대 전차

-제2차 세계대전 전차의 후계 발전형으로, 자이로가 탑재 되어 있어 기동하면서    사격도 가능합니다. 현재는 일부 제3세계 국가들이 사용하고 있습니다.

-센추리온, M48, T-54/55, 59식, 61식이 대부분입니다.

②2세대 전차

-1세대 주력 전차의 발전형으로 안정화 장치와 무기 방어 장치, 탄도계산 컴퓨터

와 거리측정기가 탑재되어 있으며 공격력도 크게 증가한 데 비해 방어력은 취약합   니다. 일부 군사대국을 제외한 많은 나라들이 2세대 전차를 개량해 사용하고 있습   니다.

-M60, M48A5, 치프틴, 레오파르프, AMX-30, T62, T-64가 대부분입니다.

③3세대 전차

-1970년대 후반부터 등장한 주력전차로 현재까지 최신 전차입니다. 최신 사격통제

장치, 헌터킬러능력, 복합장갑을 갖추었으며, 1,000마력 이상의 엔진을 탑재하여

속도도 60km/h 이상 낼 수 있습니다.

-M1·M1A!, 레오파르트 2, K1·K1A1, T-80U, T-90, 메르카바 MK3, 메르카바 MK

M4, 챌린저1이 대부분입니다.

④3.5세대 전차

-냉전 종결에 따라 군비 삭감 때문에 4세대 전차의 개발이 불가능해지자 기존 3세

대 wncur 전차에 C4I 시스템과 차량 정보 시스템을 탑재하고 화력과 방어력을 높

인 전차입니다.

1세대 전차	2세대 전차	3세대 전차	3.5세대 전차
센추리온	M60	M1A1	K2

-M1A2SEP, K2, 챌린저2, 레오파르트 2A7, T-90AM, T-84, 99식 A2가 대부분입   니다.

학습목표

탱크 슈터를 만들어 포탄을 날려 보고, 뉴턴의 운

동 법칙과 탱크에 대해 알아봅니다.

실험날짜          년      월      일

학년   반    이름 :

◎ 미리생각해보기

정지해 있는 자전거의 페달을 밟으면 자전거가 움직이는 건 무슨 이유 때문일까요?

우드락 도안 1장, 고무줄 4개, 쇠구슬 5개, 양면테이프 1개

※ 직접준비해주세요. (가위, 투명테이프)

◎ 실험준비물

1. 탱크 슈터의 고무줄을 약하게 당겨 발사할 때와, 세게 당겨 발사할 때, 포탄의 이동 거리는 어떤 차이가 있을까요?

2. 서 있는 상태로 탱크 슈터의 포탄을 멀리 날릴 때, 포탄은 어떻게 이동할까요?

◎ 실험결과 및 생각해보기

◎ 새롭게 알게 된 사실

◎ 느낀점