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1. 주제
놀이기구의 운동과 원리
2. 목표
우리 생활 가까이에 있는 놀이기구의 과확적 원리와 운동변화를 알아보고 과학과 친숙해지기 위해서이다.
3. 준비물
직접 가서 놀이기구를 타본다.
4. 동기
우리의 일상생활에 과학이 얼마나 많은 영향을 미치고 또 얼마나 많은 곳에서 과학이 이용되는가를 알아보기 위해서 탐구를 하게 되었다,
그리고 나는 과학을 별로 좋아하지 않는데, 이러한 생각을 고치고 과학이 우리생활에 가까이 있다는 것을 느끼고 과학을 친숙하게 느끼기 위해서, 우리 실생활에 가장 가까이 있는 놀이기구를 예로 들어서, 1학기때 배운 1과 물체의 운동을 바탕으로 해서, 탐구를 할까 한다
5. 결과 및 탐구내용
놀이동산의 대표적인 놀이기구 바이킹, 롤러코스터
■바이킹
바이킹은 배의 모양을 한 놀이기구로 시계추처럼 양옆으로 흔들리는 왕복 진자운동을 한다,
최고점에서 내려오는 순간 바이킹에 타고 있는 사람들은 중력이 없는듯한, 그런 짜릿한 무중력 상태를 경험하게 된다,
좌우로 올라갔을때 위치에너지가 최대로 증가하고 내려올때는 위치에너지가 운동에너지로 변한다, 그리고 진자의 운동처럼 중앙에 있을때 속력이 가장 빠르다,
바이킹의 주기는 질량이나 진폭에 관게 없이 줄의 길이가 길면 주기가 길어진다, 가장 가까이 있는 놀이터의 그네를 예로 들수가 있다.
■롤러코스터
롤러코스터가 동력 없이 위아래를 자유자재로 갈수 있는 것은 위치에너지 때문이다,
초반에만 높은 곳으로 올리기 위해 동력을 쓴다, 그리고 나머지는 높이 있는 물체는 위치에너지를 가지고 있는데 이것이 높은곳에서 떨어지면 위치에너지가 운동에서지로 전환된다, 그리고 이것이 움직이는 것이다.
특히 갈릴레이의 관성실험과 아주 비슷하다,
그래서 롤러코스터의 경우에는 미리 에너지를 다 계산하여 만들었기 때문에 중간에 멈추는 일이 없다,
■자이로드롭
엘리베이터가 올라갈 때는 자신의 몸무게가 느는 반면 내려올때는 몸무게가 줄어드는 느낌을 느낄수 있는데, 엘리베이터를 매단줄이 끊어지는…(생략)
것과 같은 상태를 만들어주는 느낌을 극대화 한 것이 자이로드롭이다,
우리 대구에는 없지만 롯데월드에 있는 자이로드롭은 등가속도운동을 하는 자유낙하운동인데, 엄청난 속도로 순식간에 떨어지는 놀이기구 이다,
아직 배우지는 않았지만, 위치에너지에서의 운동에너지로의 변환, 무중력상태(자이로드롭에서 짧지만 느낄수 있다고 한다.)
파스칼의 원리, 멈출때의 자기장의 원리가 사용된다고 한다,
우리주변의 놀이기구에서도 이런 많은 과학원리가 사용된다니 놀라울 따름이다.
그리고 이렇게 엄청난 속도로 내려오는 것을 순식간에 속도를 떨어뜨릴수 있는 이유는 자기력에 있다.
서로 다른극끼리는 당기고 같은극 끼리는 미는 원리를 이용하여 한것이다.
그리고 자이로드롭이 올라갔다 내려올 순간에 다리가 올라가는 이유는 관성때문이다.
다리가 하늘에 떠있으려 하기 때문인데 이것은 버스와 차에서 느끼는 관성과 같다,
■범퍼카
모두가 좋아하는 범퍼카는 바닥과 천정에 연결된 선이 전류전원 역할을 해 움직인다, 폐달과 핸들을 이용해 다른차와 충돌하는 놀이기구인 범퍼카에도 과학의 원리가 있다,.
간단하게는 자신이 탄 차가 정지한 다른차에 부딪치면 자신의 차는 속도가 줄어들고 다른차는 속도가 늘어나는 것을 발견할 수 있다.
정지해 있는 다른차에 부딪치면 그 차에 생기는 충격으로 속도가 줄어들고 다른차의 속도가 느는 것은 반작용 때문이다,
그리고 충돌하는 순간에 범퍼카안에 타고 있는 사람이 출렁이는 것을 경험하게 되는데 여기에도 관성의 원리가 있다,
그래서 안전띠를 꼭 착용하도록 하는 것이다, 만약 안전띠를 착용하지 않고 충돌이나 급브레이크를 밟을때 자동차밖으로 몸이 튕겨나갈수도 있다,.
또 이번 조사를 통해 알게된 내용으로 범퍼카가 움직일때 마다 천정에서 스파크가 나는 것을 보고 저기로 전기가 통하는 구나 하고 예측을 할수 있다,
그런데 전기는 흘러들어와서 나가는 것인데, 천정과만 연결되있을까,,
답은 바닥이다,
범퍼카의 바닥은 철판으로 되어있다, 바닥은 -극 천정은 +극이기 때문이다,
■후룸라이드
물위를 미끄러져 내려오는 놀이기구인 후룸라이드에서는 상대성에 대한 개념을 배울 수 있다, 배를 탄 사람의 입장에서는 물이 정지해있는 것처럼 보인다. 그러나 실제로는 물이 움직이면서 배가 이동하는 것이다, 이것도 역시 롤러코스터처럼 내려올때 무중력상태를 경험하게되고 물이 튀면서 시원하게 되어서 누구나 좋아하는 놀이기구 이다,
6.느낌 및 반성
그냥 놀이동산에 가서 놀이기구를 타면서도 한번도 이 놀이기구가 움직이는 원리가 뭘까 하고 생각했던 적이 없었다.
이런 내가 정말 바보같이 느껴졌다.
이 탐구를 하면서 우리 생활 곳곳에 많은 과학들이 있는걸 알게 되었고,
과학을 배울 때도 여러 가지 경험과 자기가 관심 있는 분야에 적용시켜서 이해하면 훨씬 더 쉽고 과학이 어렵게만 느껴지지 않을 것 같다.
그리고 이제부터는 우리 생활주변에 있는 과학들에 많은 관심을 가져야겠다.
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