education 엔지노에듀게이션은과학적탐구정신과호기심이많은아이들을위해개발된기계과학시리즈입니다. 지레, 기어, 바퀴와축, 경사면과쐐기, 도르래, 캠과크랭크, 나사 8 개핵심주제를기존과학수업과차별된흥미롭고재미있는방법으로다루고있습니다. 엔지노블록으로완성한기계모델로주변사물에대한과학적호기심을키워보세요. 지레세우기 지레의균형을이용하여, 지레가어떻게무거운물체를들어올리는지배우게됩니다. 지레를이용하였을때와실제무게를비교하여보세요. 어떻게무거운물체를들까요? 1 종지레는무엇일까요? 저울눈금이용하기 저울눈금을이용하여얇은종이와같이가벼운물체들의무게를어떻게측정하는지배우게됩니다. 만약무게가틀리다면, 이유를찾아보세요. TM 지레를이용하여어떻게하면힘을증가시켜무거운물건을들고, 움직임의방향을바꿀수있는지배워보세요. 주차장차단기와양팔저울, 또다른두가지종류의저울과수레등 7가지모델을이용해보세요. 지레에대해서 아르키메데스는지레를이용하면지구를움직일수있다고하였습니다. 과연사실일까요? 지레는사람들이무거운물체를움직이기위해오래전부터사용되어온도구입니다. 그리고요즘에는간단한도구에도지레의원리가사용되고있습니다. 가벼운물체의무게는어떻게측정할까요? 오차가생기는이유는무엇일까요? 양팔저울이용하기 양팔저울을이용하여실제지레가어떻게작동하는지배우게됩니다. 균형을이용하여지레가어떻게이용되고, 큰힘을낼수있는방법을배워보세요. 그러면작은어린이가무거운어른을들어올릴수있을까요? 지레의양쪽이어떻게움직일까요? 지레의기본원리는무엇일까요. 수레이용하기 수레모형을이용하여어떻게무거운물체를나를수있는지배워보세요. 작용점, 힘점그리고받침점등을이용하여 2 종지레의특징을찾아보세요. 어떻게무거운물체를나를까요? 2 종지레는무엇일까요?. ngino.net td P.O. Box 71040, 3840, imassol Cyprus, uropean union Tel.: +357 25821960 ax: +357 25821961 mail: info@engino.com Web: www.engino.com Copyright 2010 ngino.net td. All Rights Reserved
TM activity 01 page 무엇을배울까요? 친구들과재미있는기계의원리를함께해보세요. book bout mechanical scie 02 page 03 page 지레의역사 옛날부터지금까지지레의재미있는역사를읽어보세요. 지레는무엇일까요? 양팔저울을이용하여지레가무엇인지알아보고지레의원리를익혀보세요. ngino ducation is proud to present its brand new series of Mechanical Science, specially designed for children who question everything around them and want to do something about it! The series deal with 8 core subjects of Mechanics:evers, inkages, Gears, Wheels & Axles, Inclined Planes & Wedges, Pulleys, Cams& Cranks and Screws in a fascinating and enjoyable way, which is nothing like the usual science labs in schools, where students hardly get the chance to learn by doing. about The set includes, besides the necessary NGINO parts and building instruction manual, a 36-page with innovative experiments and detailed explanations of the different technological principles applied. Kids will learn all about Mechanics as the booklet contains handson activities, interesting facts about a variety of subjects, as well as exercises and quizzes at the end of each experiment that challenge children s knowledge and creativity. 08 page 13 page 17 page 22 page 26 page 31 page 1 종지레 자신만의무게측정저울을만들어서 1 종지레의원리를실험해보세요. 그리고지레를이용하여어떻게무거운물체를들어올리는지, 또한눈금저울을이용하여어떻게가벼운물체의무게를츶정하는지배워보세요. 2 종지레 손수레를이용하여어떻게물체를이동시키는지배우게되고 2 종지레의원리를배웁니다. 3 종지레 장남감자동차를위한주차장차단기모형을이용하여, 3 종지레의원리를배우게됩니다. 퀴즈시간 이전실험을통해서얻은지식을이용하여모든문제들을풀도록노력해보세요. 정답과해설 각각의실험에대한해설을보고여러분의답이맞았는지확인하세요. 내점수는요! 퀴즈와연습문제를푸느라대단히수고하셨습니다. The Content is being used for illustrative purposes only and any person depicted in the Content is a model. Some models shown are not included in this set. They can be made from other NGINO sets. Details at www.engino.com contents
안녕하세요. 제이름은아르키메데스입니다. 재미있는기계과학지식을위해제가지금부터함께할것입니다. 당신의이름은? 무엇을배울까요? 여러분은이미놀이터에서친구들과시소놀이를해보았을것입니다. 그리고시소놀이를할때어떻게작은친구가무거운친구를들어올릴수있을까생각해본적이있나요? 아니면여러분이운동을하거나간단한도구를사용할적에어떠한원리가사용되는지생각해보신적이있으세요? 이책자에는지레의원리가자세히설명되어있습니다. 여러분은지레의원리가우리생활에어떻게이용되는지쉽고재미있는실험을통하여배우게될것입니다. 그실험의종류에는시소와두종류의눈금저울크레인과손수레, 주차게이트등이있습니다. 저는막대하나로지구를움직일수있습니다. 고대이집트인들또한물을나르거나피라미드를쌓는데지레를이용하였다합니다. 지레의역사 사람들은오래전부터나무와같이무거운물체를움직이기위해서지레를사용하였습니다. 그리고이것은기원전 260 년에그리스의수학자아르키메데스에의해처음으로기록되었습니다. 알렉산드리아의수학자파푸스에의하면이르키메데스는지레의수학적원리또한처음으로기록하였다고합니다. 또한, 지레에관한연습과퀴즈를통하여여러분은최고의점수에도전해보세요. 공부를시작하기에앞서함께할친구들을소개합니다. 피터는탐험과전세계의희한한사실에대해연구하는것을좋아해요. 앞으로우리에게 알고있나요? 를통해진귀한이야기를들려줄거예요. 매튜는는척척박사예요! 매튜는우리가꼭알아야하는필수적인이론과정보를 지식 란을통해설명해줄거예요. 놀이터 제니퍼는최고의과학자예요! 여러분이 실험 을할때마다제니퍼가도와줄꺼예요. 알고있나요? 고대이집트인들은 ( 약기원전 2500 년 ) 피라미드를만들기위해 2.5 톤의커다란돌을잘랐습니다. 그러나그들은큰돌을움직일수있는지레, 빗면, 보트등아무런도구를가지고있지않았습니다. 결국 100,000 명의노예들이 20 년이상을일해서하나의피라미드를쌓았다고합니다. 고대그리스인들은지레를이용한투석기를전쟁에서사용하였고고대로마인들은이를더욱발전시켰습니다. 이무기들은무거운돌이나철또는화염을 800 미터까지날려보냈습니다. 물론새총같이작은도구도있습니다. 고대투석기 요즘실생활에서우리는더욱쉽게다른기계들과함께지레를종종사용합니다. 복잡한기계나자동차부터간단한가위나손톱깎이까지우리가쓰는대부분의기계에지레가사용되고있습니다. 비행기에서지레를사용하는예 01 page 앤드류는마음이따뜻하고호기심이많은친구예요. 여러분이각실험을잘이해하고있는지 관찰 란에서질문을할거예요. 안젤라는같이있으면즐거운친구예요. 여러분에게재미있는활동과정보를포함, 각각의실험에대한소개를할거예요. 제임스는여러분이정답을맞출때마다점수를줄거예요. 퀴즈 에서제임스가보인다면, 최선을다하세요. 그러면아마도기계과학에서 기계천재 가될수도있어요. 이집트의피라미드 page 02
지레는무엇일까요? 소개 여러분은평소문을열고닫으면서왜손잡이가문의끝쪽에있는지생각해보신적있으세요? 그렇다면문의손잡이는왜가운데있으면안될까요? 여러분의첫번째실험으로손잡이가달린문의끝을밀어보세요. 그리고다시문의중간부분을밀어보세요. 힘의차이를느끼시나요? 그리고이번에는반대쪽끝을밀어보세요. 여러분은반대쪽끝을밀어서문을열수있나요? 1. Give me a place to stand on, and I will move the arth. 필요한바퀴 : 24 칸 안젤라는지레처럼문손잡이를잡고문을열고있습니다. 2. 필요한바퀴 : 실험 1: 시소 순서 시작하기전에설명서를잘읽고참조하세요. 그리고설명서에중요한사항은꼭메모하세요. 알아봅시다! 엔드류와여동생데비는균형을맞추기위해어떻게해야하나요? 12 칸 1. 설명서를참조하여시소모델을만들어보세요. 설명서를잘따라하셨다면여러분의시소모델은균형이잘맞추어있을것입니다. 3. 필요한바퀴 : 2. 한쪽에서바퀴를떼어보세요. 어떻게되나요? (1) 3. 균형을맞추기위해서어느쪽에힘을주어야하나요? 찾았다면그곳에여러분의손가락을놓고천천히중심을향하여손가락을움직여보세요. 손가락이어디에있을때더큰힘이드나요? (2) 4. 왼쪽에큰바퀴하나만남겨놓고나머지작은바퀴들을이용하여균형을맞추어봅니다. 그리고다음그림과같이 4가지단계의실험을해봅니다. 균형을맞추기위해붉은색작은바퀴들을각각의위치에몇개를쌓았는지기록을해보세요. 중심에서의거리는 24,12,8 그리고 6입니다. 8 칸 준비물 4. 필요한바퀴 : 1. 엔지노 2. 엔지노설명서 6 칸 03 page 엔지노시소모형 page 04
관찰 1) 이전의실험을통하여아래빈칸을채워넣어보세요. 지식 지레의정의 왼쪽 실험바퀴개수중심에서거리바퀴개수 1 1 24 2 1 24 오른쪽 중심에서거리 24 12 지레는고정점위에서균형을잡고있는막대를말합니다. 아르키메데스의지레모형을보면돌위에나무를놓고반대쪽을움직여서다른반대쪽물체를들어올립니다. 이것이지레의기본원리입니다. 우리의실생활에서그돌을받침점이라하고우리가들어올리려고하던그물체를작용점이라합니다. 그리고우리가힘을가하는부분이힘점입니다. 또한, 중심점에서힘점까지의거리를힘팔 (effort arm) 이라하고중심점에서작용점까지의거리를작용팔 (load arm) 이라합니다. 아래그림을보면더욱쉽게이해할수있습니다. 3 1 24 4 1 24 8 6 힘점 작용점 지레의종류 지레의종류에는어디에힘을가하는지, 또는어디에받침점이있는지또는어디에물체가있는지에따라 3 가지가있습니다. 2) 여러분이맞았는지답을확인해보세요. 그리고간단한계산을해보겠습니다. 왼쪽에서바퀴의개수와중심에서의거리를곱해보세요. 어떤결과가나오나요. 항상같은가요? 힘점, 대 작용점대 지레의연장 : 결합 결합이란두개이상의지레가메카니즘을이루며조합을이룬모형을말합니다. 여러분은이결합을엔지노의다른주제에서다시실험할것입니다. 지레의요소 받침점 3) 오른쪽에서도같은계산을해보세요. 바퀴의개수와중심에서의거리를각각곱해봅니다. 결과가어떤가요? 항상같은가요? 그리고왼쪽과도항상같은가요? 복합지레복합지레란가위나호두깍이처럼두개의지레가결합하여함께작용하는경우를말합니다. 다시말하면두지레의팔이하나의받침점에서연결되어서상호작용을하며움직이게됩니다. 쌍지레의종류............................................................................................................... 4) 위실험을통해어떤결론을내릴수있나요? 퀴즈 1 엔드류는그의작은여동생과시소에서균형을맞추기위해서무엇을해야하나요? (2 점 ).......................................................................... 힘 이제는지레가무엇인지어느정도이해했습니다. 그렇다면어떻게작용하는지살펴보도록하겠습니다. 우리가힘점에힘을가할때만들어지는물리량을일또는모멘트라합니다 (mement). 그리고이것은받침점에서부터의거리와우리가가하는힘의세기에비례하게됩니다. 그래서아래와같은식이성립됩니다. 일 = 힘 x 거리 (M = X S) 일의공식 (M) 일 이란물리에서는토크라고도말합니다. 기술자들은특히나사를돌리거나물체를구부릴때에쓰이는회전력을말하기도합니다. 05 page.................................................................................................................................................... 지레를사용하는아르키메데스! page 06
1 S 1 S 2 2 왼쪽에서힘과이동거리와의곱은 (1 x S 1) 오른쪽에서힘과이동거리와의곱과같습니다. (2 x S 2). 지레는두개의일이성립합니다. 힘이가해지는오른쪽에서는 ( 힘점 ) 시계방향으로움직이고물체가있는왼쪽에서는 ( 작용점 ) 반시계방향으로움직이게됩니다. 그래서지레가균형을이루게된다면시계방향으로움직이는일과반시계방향으로움직이는일이같아집니다. 이것은 (M1 = M2) 라는공식으로표현될수있는데사실은양쪽에서만들어지는일의양은같다라는말로 일의원리 라고합니다. S 1 S 2 의사선생님이추를움직여몸무게를측정합니다 1 종지레 소개 여러분들은한번쯤감기에걸려서병원에가보았던기억이있나요? 의사선생님이입을벌리라고. 하고차가운청진기를가슴에대어보고간호사가여러분의키와몸무게를측정합니다. 긴자를이용하면간단하게여러분의키를재는데몸무게는어떻게할까요? 혹시몸무게를측정할때이상한장치위에올라가고가운데추를움직이면서어려운숫자를읽는것을본적이있나요? 이것은어떤장치이고어떤원리로움직이는지궁금하지않으세요? 여러분은지금부터우리친구제니퍼와실험을통하여이것을알아볼것입니다. 2 x S = x S 1 1 2 2 양쪽에서일의양은결국같습니다. Mechanical Advantage (M.A.) 1 여기에일의원리에대한좋은예가있습니다. (1xS 1=2xS 2) 엔드류는 ( 1) 여동생데비보다무겁습니다. ( 2) 균형을맞추기위해서데비는더욱먼거리S 2. 에앉아있는데비하여엔드류는가운데받침점쪽으로더이동해야합니다. (S 1,) 지레는사실단순한원리로이루어진도구이므로우리의힘을쉽게증가시킬수있습니다. 실제로지레를이용하여가한힘보다우리는더센힘을얻을수있는데이것을힘의이득이라합니다. 그리고힘의이득은얻은힘과가한힘의비율로계산됩니다. 이제까지과학자들은지레, 축바퀴, 도르레, 빗면, 쐐기그리고나사등여섯가지도구의원리를밝혀왔습니다. 힘의이득 = 작용한힘 가한힘 힘의이득공식 알아봅시다! 어떻게균형눈금저울이작용하나요? 실험 2: 무게측정기순서 1. 페이지 3-4쪽에있는지레만들기를참조하여무게측정기를만들어보세요. 2. 바퀴를이용하여중심을잡아보세요. 그리고중심에서거리를측정하여봅니다. (1) 3. 돌이나콩등또는엔지노부품등을무게측정대위에올려놓아보세요. Velocity ratio (V.R.) 지레는우리가하는일의방식을변화시켜여러가지이로움을주었습니다. 특히우리는지레를사용하여적은힘으로도무거운물체를들거나옮길수있게해주었습니다. 그래서우리는아무런손해없이힘의이득을얻었다고생각할수있지만, 과연사실일까요? 불행이도속담에이런말이있지요. 노력없이는얻는것도없다. 잘생각해보면우리가힘의이득을얻어적은힘으로수월하게물체를움직이고있을때물체가움직이는거리보다우리는훨씬더많은거리를움직이고있다는것을깨달았을것입니다. 그래서여러분이움직인거리의비율을비교해본다면여러분은이동거리의공식을알게될것입니다. 이것은쉬운말로두배무거운물체를움직이고싶으면두배많은거리를이동해야한다는것입니다. 이동거리비율 = 물체가이동한거리 물체를움직인거리 이동거리비율공식 준비물 1. 엔지노부품들 2. 엔지노설명서 균형눈금저울 4. 아마도균형은처음부터맞지않고물체쪽으로기울었을것입니다. 그러면바퀴를이용하여균형을맞추어보세요얼마나많이움직였나요? (2) 5. 최대한많이물체를올려놓아보세요. 그런다음균형을맞추어보세요가능한가요? (3) 배운내용확인 배운내용을확인해봅시다. 3. 돌이나콩또는다른작은물체들 지레란무엇이고주요소는무엇인가요? 일이란무엇이고어떻게계산되나요? 07 page 일의원리란무엇인가요? 힘의이득은무엇이고어떻게계산되나요? 엔지노무게측정기 page 08
관찰 1) 여러분이만든엔지노무게측정기를보고빈칸에맞는말을넣으세요. ( 힘점, 받침점, 작용점 ) 지식 1 종지레 받침점이가운데있는 1 종지레는지레의종류중에서가장흔한지레입니다. 1 종지레에서는받침점양쪽으로힘점과작용점 ( 물체 ) 이위치합니다. 그리고지레를사용할때힘의이득은받침점에서작용점 ( 물체 ) 까지거리와힘점에서받침점까지거리에의해결정됩니다. 그래서물체가받침점에서가까울수록또는힘점이물체에서멀리떨어질수록우리는더많은힘의이득을보게됩니다. 힘점 작용점 ( 물체 ) 1 종지레의모형힘점과작용점사이에받침점이있습니다. 받침점 2) 힘점받침점작용점중에서가운데위치하는것은무엇입니까? 무게저울모델만들기 여러분만의무게저울모델을만들어보세요. 처음에아무런물체를놓지않아도중심에서 9 칸정도에바퀴가위치하면균형을유지하게됩니다. 그리고여러분이무게를알고있는아무물체를올려놓으세요. 그러면균형을맞추기위해바퀴를움직여야하겠지요? 움직인만큼표시하세요. 시작점 측량 퀴즈 2 저울에서바퀴의움직임은어떤역할을하나요 (2 점 ) 그리고무게에따라얼마만큼움직였는지표시했던곳마다정확한위치를자로재어보세요. 균형을맞추기위해표시했던위치가그물체의무게입니다. 자.................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 1종지레의예아래그림들이 1종지레의예입니다. 잘보시고, 어디가힘점받침점그리고작용점인지찾아보세요. 망치 가위 펜치 09 page page 10
눈금저울눈금저울은비교적가벼운물체의무게를측정하는데사용됩니다. 왜냐하면, 눈금저울은작은무게의변화에도작용하기때문에매우정확한무게를측정할수있습니다. 그래서눈금저울은우체국의소포나편지의무게를측정하는데사용됩니다. 엔지노설명서 5-6 쪽을참조하여눈금저울을만들어보세요. 여러분은눈금저울을만들때 6 개의도르레가사용된다는것을아실겁니다. 이도르레들이막대와연결되어결합을만드는것이지요. 이것은엔지노결합부분에서다시설명됩니다. 그리고양팔저울모델에서도비슷한방법을사용한다는것을아실겁니다. 크레인크레인은건설현장이나부두에서큰물체를옮기는데사용됩니다. 그리고크레인의반대쪽에커다란물체가있는데이것은크레인의평형을도와줍니다. 엔지노설명서 7-8쪽을참조하여크레인을만들어보세요. 그래서크레인이어떻게움직이는지이해해보세요. 옆에그림과같이크레인은지레의원리를이용하여여러가지물체를들어올립니다. 받침점을중심으로물체는크레인의끝에쌓여있습니다. 그리고그힘은그반대쪽에서작용합니다. 그리고혹시어떤다른원리를크레인에서찾을수있나요? 엔지노눈금저울모델 물체를올려놓을곳을눌러보세요. 그러면파란색눈금이위로올라갑니다. 마찬가지로돌이나콩또는다른엔지노부품들을올려놓아보세요. 어떻게되나요? 여러분이손으로눌렀을때처럼물체를올려놓았을때도화살표가위로올라가는것을보았을것입니다. 그러면이런사실들이무게를측정하는데어떻게도움을주나요? 그림처럼눈금뒤에종이가있다고생각해보면우리가눈금이얼마나움직였는지알수있습니다. 그래서눈금저울이균형을유지할때는 0 을가르키고무거운물체일수록눈금숫자가더큰곳으로움직이게됩니다. 가벼운물체를측정하는눈금저울모형 저울에서오차가생기는이유물체를저울에서떼어보세요. 어떻게되나요? 눈금이원래있던자리로돌아가나요? 그렇습니다. 눈금은원래있던자리로돌아가지않습니다. 왜냐하면결합부위마찰력때문입니다. 이것이오차의주요인이고아래다른이유들이있습니다. 7 6 5 4 3 2 1 0 크레인 알고있나요? 고대이집트인들은강에서물을옮기기위해크레인의원리를이용하였습니다. 한쪽에무게추를달고다른한쪽에양동이를걸어서물을쉽게들어올렸습니다. 이렇게해서한사람이하루에 2500 리터의물을나를수있었습니다. 이러한도구없이과연그들은물을나를수있었을까요? 실제크레인에서는힘은유체역학에의해서만들어지고도르레의원리도사용됩니다. 이것에대해서는엔지노도르레부분에서다시공부할것입니다. 작용점, 받침점, 힘점,1 종지레. 엔지노크레인모형 여기서사용된지레의종류는... 입니다. 여기서사용된지레는... 과... 이지레의끝에위치합니다. 결론 : 빈칸을채워넣으세요. 또한, 가운데위치하는것은... 입니다 물체에포함된공기 온도에의한물체부피의팽창 고대이집트인들의지레크레인 A letter scale 잘못된무게 측정시간의오차 바늘의진동 배운내용확인 1 종지레의요소는무엇입니까? 배운내용을확인해봅시다. 11 page 우리생활에 1 종지레의예는어떤것이있나요? 눈금저울은어떻게움직이나요? 크레인은어떻게움직이나요? page 12
2 종지레 소개 손수레를이용해본적있나요? 혹시그것이재미있었다면친구와손수레게임을해볼수도있습니다. 한명은엎드려서손을바닥에대고다른한명은엎드린친구의발목을잡습니다. 옆의사진과같이엎드린친구는손을이용하여앞으로가고다른친구는운전을합니다. 그리고도착지점에먼저도착하는팀이이기는것입니다. 그리고혹시이게임이지레의원리와관계가있다고생각되지않나요? 이게임은 2 종지레의원리와관계가있고, 여러분들은실험을통하여알게될것입니다. 관찰 1) 아래손수레그림을보시고빈칸에힘점, 받침점, 작용점을채워넣으세요 친구와손수레놀이를할수있습니다. 실험 3: 손수레 순서 1. 9 페이지지레를이용하여손수레를만들어보세요. 2. 아래그림처럼손수레를만든다음여러분책상위에있는지우개나작은문구류를여러분이만든손수레를이용하여옮겨보세요. 손수레를움직일때여러분은어디가힘점, 받침점, 그리고작용점인지알수있나요? 3. 작은주머니에여러분이가지고있는다른물체들을모아서실어보세요. 그리고다시한번움직여봅니다. 어디를잡고움직여야할까요? 4. 여러분은원하시면엔지노의나머지부분을이용하여더욱더커다란모델을만들수도있습니다. 하지만어떤수레를만들더라도여러분은지레의원리를이용하고있다는것을기억하십시오. 알아봅시다! 어떻게손수레모델을개량해보세요. 손수레 준비물 2) 힘점, 받침점, 작용점중에가운데오는것은어느것입니까? 퀴즈 3 우리는어떻게손수레를개선시켜서적은힘으로더많은물체를싫을수있을까요? (2점)... -... -... - 1. 엔지노 2. 엔지노설명서 3. 콩, 돌같은싫을물체들 13 page 엔지노손수레모형 page 14
지식 2종지레 2종지레는받침점이지레의끝에위치하고힘점은그반대쪽에위치하며작용점 ( 물체 ) 은그사이에있습니다. 오른쪽그림에서잘설명되어있습니다. 또한, 1종지레와비슷한원리가작용하여작은힘으로도쉽게물체를들어올릴수있습니다. 작용점 받침점 힘점 그네 우리는공원이나놀이터에서그네를볼수있습니다. 그네는두개의줄이나체인에의해작은의자가걸려있는놀이기구입니다. 그래서그네를타기시작하면그네는마찰력이나다른사람에의해멈추기전까지왕복운동을합니다. 엔지노설명서 10 쪽을참조하여그네를만들어보세요. 그리고그네놀이를하면서어디가힘점, 받침점, 작용점인지찾아보세요. 2종지레의예다음은 2종지레의예입니다. 힘점, 받침점그리고작용점의위치를찾아보세요. 2 종지레의예. 양쪽에힘점과작용점이가운데받침점이있습니다. 그네 알고있나요? 그네놀이를할때어디에힘을가하느냐에따라서 2 종지레를 3 종지레로바꿀수있습니다. 여러분이만약그네의아래쪽을밀었다면이것은 2 종지레의작용이됩니다. 하지만만약그네의가운데줄을밀었다면 3 종지레가됩니다. 절단기 호두깍이 손수레 고대중국사람들은손수레를다른모형으로바꿀수있었습니다. 550 년에중국인가오는수레에돛에적용하여한꺼번에많은짐을옮길수있었습니다. 힘점, 받침점, 작용점, 2 종지레 엔지노 그네 모형 결론 : 옆의말을이용하여아래그림을채워넣으세요. 이실험에서사용된지레의종류는... 입니다. 이경우에는... 과... 이지레의끝에위치합니다. 그리고가운데에는... 이있습니다. 중국손수레 배운내용확인 배운내용을확인해봅시다. 2 종지레의주요소는무엇인가요? 15 page 실생활에쓰이는 2 종지레의예는? 그네가무엇이고어떻게작용하나요? page 16
3 종지레 소개 저번주에내친구조에게무슨일이있었는지얘기해줄게요. 조는부모님과함께외국으로유학을떠나는누나에게작별인사를하러공항에갔었습니다. 조는처음으로공항에가는것이어서조는매우기뻤어요. 그리고공항에서조는자동으로열리고닫히는주차게이트가너무나신기했어요. 집에돌아와서엔지노세트로오른쪽과똑같이조의모형주차게이트를만들었어요. 그런데게이트를열기위해서는오른쪽을세게눌러주어야했기때문에조는이모형에실망하였습니다. 어떨때는조가생각했었던것보다도더욱센힘이들었고요. 조는어떻게이문제를해결할수있을까요? 조가만든주차게이트모형 거리와힘과의관계를알아보는실험 6. 우리가단순히하나의도르래를접합시킨 1 단계를보세요. 그리고왼쪽그림과같이접합부분을 1 2 3 4 위치로이동시킵니다. 그리고다시문을열어보세요. 각각다른힘을느낄수있나요? 그렇다면언제가장적은힘이들까요? 여러분이관찰한내용을다음페이지에적으시고결론을내려보세요. 7. 자그렇다면우리가이주차게이트를더욱개선시켜보겠습니다. 자세히보시면우리가힘을주는부분은밖으로튀어나와있습니다. 이것이실제문이라면사람들이지나다니기에위험하지요? 다칠수가있으니까요. 8. 그러므로적어도위의막대와비슷한크기로막대를옮겨야합니다. 실험 4: 주차게이트 순서 1. 페이지 11-12 쪽에있는지레만들기를참조하여주차게이트를만들어보세요. 알아봅시다! 3 종지레가무엇이고어떻게작용하는것일까요? 9. 간단히우리는돌출부분을왼쪽으로다섯칸옮겨서막대와결합부분을연결시킴으로써이문제를해결할수있습니다. 10. 이렇게우리는주차게이트를안전하게만들수있고또한적은힘으로움직일수있습니다. 2. 페이지 11 쪽을참조하여만들기전에무엇인가생각나지않으세요? 그렇습니다. 이것은조의주차게이트와똑같습니다. 그리고주차게이트를열때드는힘을느껴보면어떤종류의지레인지말할수있나요? 3. 그래서우리는아래그림처럼만들어서좀더효율적으로만들것입니다. 4. 문을다시열어보세요. 여전히똑같은힘이드나요? (2) 11. 밑에있는막대는 1 종지레입니다. 왜냐하면한쪽에는물체다른한쪽에힘점이위치하고그사이에받침점이있기때문입니다. 하지만주차게이트막대처럼한쪽에물체가, 다른한쪽에받침대가있고힘이아래막대에서주차게이트막대로옮겨지는경우는우리는아직다루어보지못했습니다. 이것은어느종류의지레일까요? 안전한주차게이트모델 5. 이모형을자세히관찰해보세요. 여기에는두개의지레가있습니다. 어떤종류의지레인가요?. (3) 주차게이트의예 준비물 1. 엔지노모형 2. 지레모형안내서 주차게이트모형 17 page page 18
관찰 1) 힘의변화와의치의변화에따라다음표를완성해보세요. (1-4) 지식 3 종지레 3 종지레는받침대가끝에있고, 물체는그반대쪽에있습니다. 그리고중간에힘을가합니다. 힘은받침대와물체의중간에있기때문에이전의두지레에비하면더큰힘이필요합니다. 위치힘거리 1 2 3 받침점 힘 4 2) 지레의힘과거리에따라어떤결과가나오나요? 3 종지레의그림받침대와물체사이에서힘을가하게됩니다. 힘 3) 위쪽주차게이트에서쓰인지레와아래막대에서쓰인두가지지레를생각해보시고간단하게그려보세요. 그림에힘점, 작용점그리고받침점을명시하여어떤지레종류가사용되었는지쓰세요. 3 종지레의예 아래그림은 3 종지레의예입니다. 어디가받침점이고어디에힘을가하게되는지찾아보세요. 위쪽지레 아래쪽지레 핀셋스테이망치골프... 종지레... 종지레 퀴즈 4 어떻게지레의종류를바꿀수있을까요? (2 점 ).................................................................................................................................................................. 19 page.................................................................................................................................................................. Golf club page 20
퀴즈시간 물체 여러분이지레에대하여재미있고흥미있게배웠기를바랍니다. 그렇다면빈칸을채워보세요. 그리고뒤에있는답을보고각각문제의점수를확인하세요. 힘 연습문제 1 빈칸안에힘점, 받침점, 작용점을넣어보세요 (1 점 ) 우리의팔도 3 종지레처럼움직입니다. 받침점 어떤종류의지레이지요?... 물체, 받침점, 힘 3 종지레 결론 : 왼쪽빈칸의말을이용하여빈칸을채우세요. 이실험에서사용된지레는... 지레입니다. 이경우에는... 하고... 이지레의양끝에있고그사이에... 이있습니다. 알고있나요? 우리의팔은물체를들어올리려할적에 3 종지레처럼작용합니다. 두개의지점을연결하는팔꿈치는물체와받침점으로작용하지고물체와팔꿈치사이에근육이힘으로작용합니다. 이렇게우리몸이나동물의몸에서많은부분이지레의원리로작용합니다. 그렇기때문에여러분이물체를들어올릴적에여러분은제레의원리를사용하고있다는것을기억하세요. 연습문제 2 그림에맞는지레의종류를연결하세요 (3 점 )... 배운내용확인 배운내용을확인해봅시다. 1 1 종지레 3 종지레의주요소는무엇입니까? 우리일상에쓰이는 3 종지레의예를들어보세요. 힘과거리와의관계를이해하셨나요? 어떻게지레의종류를바꿀수있나요? 2 2 종지레 3 3 종지레 21 page page 22
연습문제 3 아래그림은우리생활에쓰이는여러가지도구입니다. 어디가힘점 () 받침점 () 작용점 () 인지빈칸을채우세요. (9 점 ) 연습문제 4 다음설명중누구의의견에동의하세요? (4 점 ) 지레를이용하면적은힘으로큰물체를들어올릴수가있어. 그렇지만더많이움직여야해. 큰물체를지레를사용하여적은힘으로들어올릴적에나는아무것도손해보지않아. 안젤라 피터 지레를사용해보았자. 좋을것없지. 지레를이용하여물체를다른곳으로옮기는것은불가능해. 다른기계를사용해야하지 앤드류 제니퍼 메튜 받침점에서거리가멀수록더큰힘이필요하지. 23 page 나는... 의의견에동의합니다. 왜냐하면......,......,... page 24
연습문제 5 아래빈칸을이용하여아래문장을채우세요. (7 점 ) 해설과정답지레는무엇일까요? 짐, 1 종지레, 2 종지레, 무거운, 받침점, 이득, 힘점, 3 종지레, 지레, 작다, 손해. 1) 시소에서한쪽에있는바퀴를빼면균형을잃고다른한쪽으로기울게됩니다. 왜냐하면, 한쪽이더무겁기때문입니다. 2) 시소가한쪽으로기울었다면여러분은손의힘을이용하여균형을잡을수있습니다. 그리고손을천천히중심을향하여움직여보세요. 문을안쪽을밀어열때처럼더욱큰힘이들지않나요?... 는... 라불리는고정점을기준으로돌아가며무거운물체를쉽게들어올리는데이용됩니다. 우리가들어올리려는물체를... 라하고우리가힘을가하는부분을... 라합니다. 이지레를사용하여우리는... 한물체를적은힘으로도들어올릴수있습니다. 하지만힘에서는우리가... 이지만이동거리에서는... 입니다. 관찰 1) 왼쪽 오른쪽 연습문제 6 엔드류와여동생데비는운동장에서시소놀이를하였습니다. 그런데몸무게차이가나서여동생데비가위로올라가게되어데비는시소놀이를할수가없어울고말았습니다. 데비의몸무게는 30kg 중심에서 150cm 떨어져있고엔드류는 90kg 입니다. 중심을잡아시소놀이를하기위해엔드류는얼마를움직여야할까요? (4 점 ) 실험바퀴개수가운데서거리바퀴개수 중심에서 1 1 24 1 24 2 1 24 2 12 3 1 24 3 8 4 1 24 4 6............ 2) 거리와바퀴의개수를곱해보세요. 항상 24인가요?. 3) 왼쪽의결과는 : 1x24=24, 2x12=24, 3x8=24 그리고 4x6=24 오른쪽의결과역시항상 24이지요? 4) 결론은왼쪽에서의힘과이동거리의곱은오른쪽에서의힘과이동거리와의곱과같다는것입니다. 1xS 1=2xS 2 이공식에따라서균형을유지하게됩니다. 퀴즈 1 (2 점 ) 연습문제 7 어디에있어야지지구를움직일수있을까요? 아르키메데스가한말처럼지구를움직이기위해어디로얼마나움직여야할까요? 정말지구를움직일수있을지생각해보세요. (4 점 )...... 두가지방법이있습니다. 1) 여동생데비가가운데받침점에서가능한머리움직이는것 2) 엔드류가가운데로균형을맞출때까지움직이는것이것은일의원리에서말하는일은힘과이동거리에비례한다는말과뜻이통합니다. 데비와엔드류는몸무게를바꿀수없기때문에유일한방법은그들의자리를옮기는것입니다. 1 종지레 1) 시작할때평형이맞추어진 9 칸의거리는힘팔이라불립니다. 2) 네. 힘팔의거리는길어집니다. 왜냐하면, 물체의무게는무거워지기때문입니다. 3) 아니요. 왜냐하면, 힘팔의길이는고정되어있어서아무리바퀴가끝에있다해도물체가더무거워서불가능합니다.... 25 page page 26
관찰 1) 받침대 2) 받침점은가운데위치합니다. 3 종지레 1) 1 종지레입니다. ( 받침점이힘점과물체사이에있습니다 ) 2) 아니오. 이전보다힘이적게듭니다. 왜냐하면, 막대의길이를길게함으로써받침점과힘점의거리를증가시켰기때문입니다. 3) 밑에두개의평형한막대가지레입니다. 아래에있는두개의막대는그리고 2 종지레입니다. 왜냐하면, 가운데에물체가있기때문입니다. 그리고위에있는막대는가운데에받침점이있으므로 1 종지레입니다. 관찰 1) 물건 힘 위치힘거리 퀴즈 2 (2 점 ) 바퀴는막대의수평을잡아줍니다. 병원에서여러분이몸무게를측정할때가운데막대가움직이지않고수평을잡을수있도록추를움직이는것과같은원리입니다. 막대가더이상움직이지않을때추가가르치는숫자가여러분의몸무게입니다. 결론 이실험에서사용된지레는 1 종지레입니다. 가운데에받침점이있고양쪽에힘점과작용점이있기때문입니다. 1 가장쉬움가장낮음 2 쉬움낮음 3 중간중간 4 어려움높음 2) 위의테이블을보면가장적은힘이드는경우는 1 번입니다. 하지만게이트는가장조금올라갑니다. 그리고그의반대는 4 번의경우입니다. 다시말하여힘이많이들수록이동거리는증가하고적은힘이들수록이동거리는짧아집니다. 2 종지레 3) 위쪽지레 아래쪽지레 1) 그바퀴가받침점입니다. 넣어준어떻한물체에도바퀴는이것을받쳐주고반대쪽에서힘을가합니다. 2) 중심에서거리가멀수록더많이움직이게됩니다. 그러므로우리는세가지를할수있습니다. 1) 우리는엔지노의다른부품을이용하여힘점과받침점과의거리를늘일수있습니다. 2) 다른방법은물체를받침점에가까이옮겨서물체가적은거리를움직일수있도록할수있습니다. 3) 마지막다른방법은받침점을물체에가까이이동시키는것입니다. 물체 힘 물체 힘 관찰 1) 작용점 2) 작용점은양쪽힘점과받침점사이에위치합니다. 퀴즈 3 (2 점 ) 여러분은 3 가지방법으로수레를변화시켜더많은짐을싣을수있습니다. 핸들을더크게만듭니다. 이것을힘점의이동거리를더욱크게만들어힘에이득을얻게합니다. 물체를바퀴가까이에싣으면이것은작용점과받침점과의거리를같게하는효과가있어힘의이득을보게됩니다. 큰바퀴를사용합니다 퀴즈 4 (2 점 ) 받침대 이것은... 2 종지레입니다. 이것은... 3 종지레입니다. 받침대 받침점 힘점 결론이실험에서사용된것은 2종지레입니다. 가운데에작용점이있고양끝에힘점과받침점이있습니다. 지레의종류를바꾸기위해서는적어도지레의 3 가지주요소 ( 힘점, 받침점, 작용점 ) 의위치를바꾸어야합니다. 주차게이트에서도받침점의위치를변화시킴으로써우리는 1 종지레를 3 종지레로바꾸었습니다. 기억해두세요. 다른지레의원리는다른힘의크기를필요로합니다. 1 종지레에서는가장적은힘이필요하지만 3 종지레에서는가장큰힘이필요합니다. 결론 3 종지레에서는가운데에힘점이위치하고양쪽끝에물체의작용점과받침점이위치합니다. 27 page page 28
퀴즈시간 연습문제 1 (1 점 ) 빈칸에힘점, 받침점, 작용점을넣으세. 연습문제 3 (9 점 ) 아래그림은우리가일상생활에서쓰는다양한도구들입니다. 아래그림들을자세히살펴보고힘점 () 받침점 (). 작용점 () 을써넣으세요. 그리고지레의종류를쓰세요. 작용점 어떤종류의지레인가요? 받침점 이것은 2종지레입니다....... 힘점 3 종지레 3 종지레 2 종지레 연습문제 2 (3 점 ) 맞는지레의종류와그림을연결하세요. 1 1 종지레 1 종지레 1 종지레 2 2 종지레 2 종지레 1 종지레 3 종지레 3 3 종지레 1 종지레 2 종지레 3 종지레 29 page page 30
activity book 연습문제 4 (4 점 ) 연습문제 5 ( 7점) 안젤라가지레의원리를가장잘이해하고일의원리를잘설명하고있습니다. 연습문제 6 (4 점 ) 시소가균형을유지하려면엔드류의일의양과데비의일의양이같아야합니다. 그래서양쪽에서각각힘과이동거리의곱이같다는공식을적용할수있습니다. (S): 30 x 150 = 90 x S S = 30 x 150 : 90 S = 50cm 그러므로엔드류는시소의중심에서 50 센티미터떨어져있어야합니다. 내점수는요! 드디어여러분이이책에있는모든퀴즈를풀면서얻은점수를계산할시간이왔습니다. 지레는받침점을기준으로힘을가하는부분과물체가원운동처럼돌면서적은힘으로무거운물체를들어올릴수있게하는도구입니다. 우리가움직이고그래서우리가움직이고싶어하는물체를작용점이라하고힘을가한부분을힘점이라합니다. 이렇게지레를이용하여작은힘으로큰물체를들어올릴수있으나이동거리가늘어난다는단점이있습니다. 연습문제 7 (4 점 ) 아르키메데스는지레의원리를완벽히이해하였기때문에이런말을할수있었습니다. 중심에서더멀어지면멀어질수록더욱적으면힘이드는것이지요. 하지만물론더많이움직여야하고요. 그러므로이론적으로는우리힘이아무리작아도우리는어떤위치에서지구처럼큰물체도움직일수있습니다. 문제배점나의점수 The System ngineering is the art of rearranging the materials and forces of nature. NGINO brand name uses the same initials, honoring this fundamental and innate human characteristic which empowers us to perform astonishing technological feats. Our children are gifted with this power and through creative play they learn how to exploit it. NGINO TOY SYSTM is perhaps the most advanced and versatile three dimensional construction toy in the market today, offering unique opportunities for creation for both children and adults alike. The toy comprises of a system of multi-faceted rods and connectors that share some unique geometrical features that allow connectivity up to 6 sides simultaneously! 정답을맞췄으면옆에있는표에숫자를적어넣으세요. 여러분의답이정확하거나해설과비슷하면점수를얻을수있어요. 만약부분적으로정답을맞췄다면부분점수를받을수있어요. 잘모르거나이해가안가는부분은어른에게물어보고점수를써넣으세요 퀴즈 1 퀴즈 2 2 퀴즈 3 2 2 이제, 점수를모두더해서그결과를표맨밑에적으세요. 그게여러분의총점이됩니다. 여러분의등급은다음과같이정해집니다. 퀴즈 4 2 연습문제 1 1 연습문제 2 3 연습문제 4 4 연습문제 5 7 In essence, this patent-pending design transforms rods into connectors, leading to builds that may be either dense or with large openings. This feature alone enables children to build fast and easy, simple or complex models, using a very low number of different components and a much lower quantity of parts. 총점 등급 1-10 초보자 11-20 중급자 21-32 전문가 33-40 천재엔지니어 연습문제 3 9 연습문제 6 4 연습문제 7 4 Copyright 2010 ngino.net td. All Rights Reserved. No part of this publication may be reproduced, stored in a retrieval system or transmitted by any means, electronic, mechanical, photocopying or otherwise, without the prior permissions of the publisher. 합계 40 31 page