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[실험실 스케치] 초등 힘의 분산
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안녕하세요!

대치동 영재실험과학

프라임STEM주니어입니다~

 

오늘은 [힘의 분산] 이라는 단원을 공부해 보고

스파게티 면을 이용하여 힘의 분산에 관하여 실험해볼꺼에요.

 

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연필의 양쪽을 양손을 이용하여 눌러보면 뾰족한 연필심 쪽의 손이 아파요.

같은 힘으로 양쪽을 누르는데 왜 뾰족한 부분이 아픈 걸까요?

 

실험을 통해 과학적인 이유를 알아볼게요~

 

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풍선을 한 개의 압정 위에서 힘을 주어 눌러보고,

여러 개의 압정 위에서 같은 힘으로 눌러보았어요.

그 결과 압정 한 개 위에 올린 풍선은 작은 힘에도 터져버렸고

여러 압정 위에서 같은 힘으로 누른 풍선은 터지지 않았어요.

 

힘이 한 곳에만 집중되지 않고, 여러 곳으로 골고루 퍼져 나누어지는 것을 

힘의 분산이라고 합니다.

 

풍선을 1개의 압정 위에 올리면 

모든 힘이 풍선의 한 곳으로만 집중되어 풍선이 터지지만

압정의 개수가 많아질수록 힘이 여러 곳으로 분산되어 

풍선이 잘 터지지 않는 것이죠!

 

익히지 않은 스파게티 면은 매우 약해서 작은 힘에도 잘 부러져요.

그럼 스파게티 면을 힘의 분산 원리를 이용하여 강도를 높이는 방법은 무엇이 있을까요?

 

직접 실험을 통해 확인해 볼까요?

 

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1. 스파게티 면을 책상 끝에 고정하고, 바구니를 걸어줍니다.

스파게티 면을 1개, 5개, 10개로 하여 견디는 힘의 크기를 비교할꺼에요.

 

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2. 스파게티 면이 부러질 때까지 바구니에 와셔를 채워줍니다.

스파게티 면이 곧 부러질 듯 휘어지고 있어요.

와셔의 개수가 늘어날수록 스파게티 면 을 구부러뜨리는 힘의 크기가 점점 증가하겠죠?

그렇게 와셔를 계속해서 채우다 보면 결국 스파게티 면은 부러질꺼에요.

 

3. 스파게티 면이 부러졌을 때의 와셔의 수를 세고, 기록하여 비교합니다.

결국 스파게티 면은 부러져 버렸고

스파게티 면을 부러뜨리는데 몇 개의 와셔가 사용되었는지 세어보아요.

 

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실험 결과를 표로 정리해 보니

스파게티 면의 수가 많아질수록 더 많은 와셔의 무게를 견뎌냈음을 확인할 수 있네요.

 

이외에도 스파게티 면의 길이를 짧게 할수록

스파게티 면의 강도가 증가 한다는 것을 실험을 통해 확인해 보았어요.

 

우리 주변에서 볼 수 있는 건축물들은

튼튼하게 큰 힘도 견딜 수 있도록 설계 되어 있어요.

주로 대칭 구조를 이루기도 하고,

아래로 갈수록 넓어지는 모양을 하고 있기도 하고,

가새라는 트러스 구조를 포함시키기도 합니다.

 

그 중 트러스 구조란 

삼각형 모양을 그물 모양으로 연결하여 만든 뼈대 구조를 말하는데

트러스 구조는 힘을 분산시켜주는 안정적인 구조이기 때문에

많은 건축물에 사용됩니다.

 

트러스 구조에 대해 교재에 잘 설명되어 있어요~

 

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이번 시간에 배운 힘의 분산의 내용을 잘 기억하여

다음 시간엔 우리 아이들이 건축가가 되어 스파게티 면 탑을 쌓아볼 예정이에요.

오늘 배운 원리들을 이용하여 얼마나 튼튼하고 멋진 탑을 세울지 기대가 됩니다~

 

잠깐 사진으로 소개할께요~

 

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