5. 바람으로 가는 『종이 자동차 만들기』

구로중학교  하 광 열

종이나 갈대 잎을 접어 바람개비를 만들어 날리면서 바람과 바람개비와의 관계에 대해 과학 수업을 하고 놀던 때가 생각납니다.

이렇듯 바람개비란 종이나 기다란 잎 따위를 접어 바람의 힘으로 돌아가도록 만든 기구랍니다.

오늘 발명 수업은 바람으로 가는 무동력 자동차입니다.

함께 만들어 보면서 풍력에너지와 작용반작용에 대해 알아보도록 합시다.

가. 오늘의 활동 목표

1) 풍력에너지에 대해 알 수 있어요.

2) 작용 반작용에 대해 알 수 있어요.

3) 바람을 이용한 발명품들에 대해 알 수 있어요.

4) 바람과 관련된 창의적인 발명품을 생각해 볼 수 있어요.

나. 에너지(Energy)란 뭘까?

에너지란 한 마디로 일을 할 수 있는 능력을 말합니다.

이러한 에너지 가운데 특히 전기에너지를 얻기 위해 화력 발전소에서는 화석 연료(석유,석탄 등)를 태워 물을 끓인 다음 거기에서 발생되는 증기의 힘을 이용하여 발전을 하거나 원자력 발전소에서는 우라늄의 핵분열을 일으켜 발생되는 열로 증기를 발생시켜 발전을 하고 있습니다.

그러나 에너지를 얻기 위해서는 반대로 잃는 것도 많이 있습니다.

화력 발전소에서 발생되는 이산화탄소는 지구 온난화를 일으키는 원인이 되기도 하며, 원자력 발전소에서 발생되는 방사선과 그 폐기물들은 물과 토양, 그리고 사람에게 아주 위험한 작용을 할 수도 있습니다.

따라서 많은 발명가와 과학자들은 공해가 없고 아무리 사용해도 없어지지 않는 무공해 에너지를 만들어 내려고 노력하고 있습니다.

이 가운데 바람을 이용한 에너지도 무공해 에너지에 속하는 아주 훌륭한 자원이므로 우리 모두 바람을 잘 이용할 수 있도록 끊임없는 노력을 해야 할 것입니다.

어느 나라 사람들이 풍차를 많이 만들어서 사용한다고 하던데…

혹시 우리나라의 돛단배는 어떨까요?

다. 작용과 반작용에 대해서도 알려주세요.

Newton의 제 3법칙인 작용과 반작용에 대해 설명하자면 작용이란 한 물체의 힘이 다른 물체에 영향을 주는 일을 의미하며, 반작용이란 어떤 물체가 다른 물체에 힘을 주었을 경우 동시에 똑같은 크기의 힘이 되돌아오는 것입니다.

어렵나요?

한 마디로 요약하면 내가 벽을 밀면 그 힘의 크기만큼 벽도 나를 민다는 의미로 두 물체 사이에 서로의 작용이 있다는 것입니다.

즉, 첫 번째 물체가 두 번째 물체에 힘을 작용하면 두 번째 물체 역시 첫 번째 물체에 크기가 같고 방향이 반대되는 힘을 작용하는 것입니다.

나머지 Newton의 운동법칙에 대해서는 스스로 학습해 보도록 합시다.

혹시! 바람으로 가는 자동차 역시 이 법칙에 해당하지 않을까요?

라. 만들어 봅시다.

백문이불여일견(百聞以不如一見),

한 번 만들어 보면서 생각하는 것이 발명의 지름길입니다. 끊임없이 만들어 보고 생각해 보도록 합시다.

본 과제는 개인별로 하는 활동 과제 입니다.

1) 준비물

A₄용지 1장, 캔트지 A₄규격 3장, 요구르트 빨대 1개, Ø3×150mm 꼬치구이 막대 2개, 글루건, 풀, 칼, 자, 가위, 컴퍼스, 송곳, 장식용 색 사인펜

2) 몸체 만들기

가) 바람으로 가는 자동차 모형을 구상한다. 이 때 크기는 최대 가로 150mm, 세로 200mm 정도를 넘지 않는 범위에서 가장 창의적인 모형이 나올 수 있도록 한다.

나) A₄용지 위에 자동차의 모습을 스케치 한 후 뒷면에 자세히 그린다.

다) 캔트지 위에 자동차 몸체의 전개도를 그린다.

라) 전개도면 대로 자르고 붙여 몸체를 완성한다. 바퀴의 지름이 있으므로 두 축 사이의 거리는 최소 150mm를 띄운다.

마) 멋있는 모양으로 외부의 디자인을 꾸며도 좋다.

3) 바퀴 만들기

가) 바퀴의 도면을 따라 자르고 구부린다.

나) 창의적인 바퀴의 모형이 있다면 다르게 해도 좋다.

다) 빨대를 10mm 정도 잘라 바퀴의 중심에 끼우고 글루건으로 고정시킨다.

4) 결합하기

가) 본체의 측면 적당한 위치에 구멍을 뚫고 축의 역할을 할 꼬치구이 막대를 넣은 후 글루건으로 고정시킨다. 이 때 앞 뒤 두 축 간의 거리는 150mm 정도 띄운다.

나) 바퀴가 회전 시 몸체에 닿지 않도록 축에 일정한 간격을 유지할 수 있도록 켄트지를 붙여 고정시킨다.

다) 축에 바퀴 중심의 빨대를 끼우고 회전 시 빠져 나오지 않도록 축의 끝 부분에 켄트지를 붙여 고정시킨다.

라) 바람의 영향을 많이 받을 수 있도록 조절을 한다.

마) 한두 가지 바람과 관계된 장치를 붙일 수도 있다.

마. 애들아! 시합 하자.

1) 입으로 불게 하여 누가 정해진 목적지에 빨기 도착할 수 있는지 시합을 한다.

2) 기계를 활용하는 것 이외의 방법을 동원하여 시합을 할 수 있도록 한다.

3) 개인별로 토론하면서 여러 가지에 대해 평가할 수 있도록 한다.

바. 학생들의 평가지

1) 활동하면서 느낀 점을 적어 보자.

2) 어떤 방법으로 시합을 하면 좋았을까?

3) 어떤 구조와 모양의 무동력 자동차를 만들었으면 좋았을까?

가) 몸체는?

나) 바퀴는?

4) 활동한 내용을 어느 부분에 응용하면 좋을까?

5) 운동의 법칙과 에너지에 대해 잘 알고 있나요?

사. 부록(바퀴)

1) 바퀴의 지름은 Ø100mm입니다.

2) Ø100mm과 Ø90mm 사이의 점선은 가위로 잘라 서로 엇갈리게 접어줍니다.

3) Ø70mm과 Ø30mm 사이의 점선은 한 칸 띄어 가며 우측선과 왼쪽 위․아래를 잘라 서로 반대 방향으로 접어 바람을 많이 받을 수 있도록 합니다.

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