"과학문화교육"

2009-01-28 (Vol 6, No 1)

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모든 사람의 과학문화 활동

[과학실험] 저울의 평형

목표 :
실제 저울의 평형과 이상적인 저울의 평형사이의 다른 점을 이해하고, 실제 저울의 평형을 탐구한다.

준비물 :
직경 0.6 mm 이상의 에나멜선(20 cm), 두꺼운 종이판(21 cm * 6 cm * 2 mm), 종이 집게(2.5 cm, 1.8 cm 각 1개씩), 압정(플라스틱 손잡이 있는 것)

제작과정 :
두꺼운 종이의 정중앙에 그림과 같이 3개의 구멍을 압정을 이용하여 만든다.

문제 제기 :
예전에 시장 등에서 볼 수 있었든 나무막대에 줄을 매달아서 만든 저울을 보면 손잡이용 실은 중앙에서 한쪽으로 치우쳐서 매달려 있고, 보통 우측에 추를 매달고 좌측접시에 물건을 놓고 물건의 질량을 측정하였다. 그런데 추의 무게와 물건의 무게가 균형이 잡히지 않았을 때 저울의 막대가 한쪽으로 약간 기울어진 상태에서 멈추게 된다. 물건의 무게를 정확하게 알기 위하여 추의 위치(또는 무게)를 조정하여 평형이 되게 한 후 무게를 측정하게 된다.

그런데 우리가 시이소오, 저울, 또는 지렛대같은 것들의 평형점을 찾는 계산을 할 때는 좌측으로 회전하는 토크와 우측으로 회전하는 토크가 같을 때 평형이 된다는 조건을 사용한다. 만약 좌우측의 회전토크가 다르면 회전토크가 큰 쪽으로 회전하게 될 것이다. 그 회전은 양쪽의 토크가 같아 질 때 까지 계속될 것이다.

(좀 더 자세한 내용은 첨부를 보시기 바랍니다.)

이러한 예는 외줄타기하는 곡예사들의 막대기에서도 볼 수 있다. 그들이 가지고 있는 막대기의 모양은 똑바른 것이 아니고 약간 아래로 휘어져 있다. 이는 균형을 잃었을 때 위와 같은 원리에 의하여 복원력을 얻기 위한 것이다.

비행기의 날개들의 모양에서도 이와 같은 원리가 적용된다. 비행기가 정상적으로 날아 갈 때는 양쪽의 양력이 균등하게 작용하고 있지만 한쪽의 날개가 올라간 상태에서는 공기로부터 받는 양력이 차이가 나게 된다.

적용 학년 :
이 활동은 중학교 3학년의 ‘도구를 이용한 일’ 지레의 원리에서 심화과정으로 적용할 수 있다. 또한 계발활동 과학반 활동으로 ‘회전운동’의 이해를 위한 회전

첨부
웹진3-2저울의_평형200812.hwp

원명숙
mswp960@hanmail.net

과학문화교육연구소