연날리기의 기원 및 과학적 원리

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자료설명
연날리기 , 연날리기 방패연 - 미리보기를 참고 바랍니다.
본문/내용
연의 기원
동양연의 기록
동양에 있어서는 중국 한대(漢代)에 한신(韓信)이 만들었다는 기록고 있다. 송(宋)나라 고승(高丞)의 ≪사물기원(事物記原)≫에 기록되어 있다.
옛날부터 지금까지 전해 오기를, 이것은 한신(韓信)이가 만든 것이라 한다. 고조(高祖)가 진희(陳희)를 칠 때 한신이 중간에서 반란을 일으키기 위하여 지연(紙鳶-종이연)을 만들어 띄워서 미앙궁(未央宮)의 멀고 가까운 거리를 측량한 뒤 땅을 뚫고 궁중으로 들어가지고 하였다. 대개 예전부터 이같이 전하여 내려온 것이므로 사유가 그럴 듯하다. 또 양(梁)나라 대청년간(大淸年間)에 후경(候景)이 대성(臺城)을 치매 내외 소식이 끊어지므로 양축(羊) 이 아이를 시켜 지연을 만들어 조서를 가운데 매고 대제(大帝)가 태극전(太極殿) 앞에서 북풍에 따라 날리어 구권군 있는 곳에 닿기를 바랐더니 적이 이것을 압승하는 술법이라 하여 쏘아 떨어뜨렸다. 이런 사실은…(생략)

①높이 띄우기

② 재주부리기

③ 끊어먹기(연싸움)

1. 머릿살.

2. 장살(대각살).

3. 중심살.

4. 허릿살.

5. 머릿줄.

6. 방구멍(가운데 구멍).

7. 아래 줄 구멍.

8. 모든 줄.

9. 가운데 줄.

10. 아랫 줄.

연의 종류

한국 창작연

판촉용 로고연

외국 창작연

일본 방패연

사진을 넣으면 용량이 많이차서 사진을 뺐어요~)

①베르누이의 법칙

여기서 베르누이의 법칙이란 간단히 말해, 유체의 흐름이 느린 쪽에서 빠른 쪽으로 힘이 가해진다는 원리로, 여기서 가해지는 힘이 바로 양력이 된다.

이는 무거운 쇳덩어리인 비행기의 날개가 뜨는 것과 같은 원리로, 이를 연날리기에 적용해보면, 연의 각도를 절묘하게 맞추면 아래쪽으로 흐르는 공기보다 위로 흐르는 공기가 빨라서 위쪽으로 힘이 가해진다는 것이다.

여기에 사람이 잡고있는 실의 장력이 평형을 이루게 되면 비로소 연날리기는 성공의 경지에 이르게 된다.

그의 이론은 좀 더 자세히 설명하면, 유체의 유속과 압력의 관계를 수량적으로 나타낸 것으로, 유체의 위치에너지와 운동에너지의 합이 항상 일정하다는 내용을 포함하고 있다. 이는 공대학생들이 배우는 유체역학의 가장 기본이 되는 법칙 중 하나다.

예를 들면, 연결된 굵기가 다른 두 유리관에 물을 넣고 수면높이를 관찰해보자. 굵은 쪽 유리관의 물기둥은 그 높이가 낮아지고 가는 쪽 유리관의 물기둥은 높이가 높아지는 현상을 볼 수 있다. 이는 압력 때문이다. 압력이 낮아지면 대기업이 물기둥을 약하게 누르기 때문에 물기둥의 높이는 높아지고 반로 압력이 높아지면 물기둥의 높이는 낮아지게 된다. 이러한 원리로, 베르누이의 법칙은 연, 비행기, 행글라이딩 등의 공기의 흐름을 이용한 기구 외에도 일반적으로 차압식유량계라 불리는 유량측정장치에도 적용되고 있다.

②양력의 원리

유체 속의 물체가 수직 방향으로 받는 힘이다.

가령 비행기 날개와 같은 형상의 물체를 유체 흐름방향으로 비스듬히 놓으면 그 물체에는 흐름 방향에 수직으로 물체를 들어올리려고 하는 힘인 양력이 작용한다. 날개가 비행기 본체를 공중에 지탱시킬 수 있는 것은 이 때문이다. 예를 들면 종이 4모서리 중 2모서리 끝을 양손으로 잡고 종이 위로 바람을 불면, 종이가 밑으로 처져있는 상태에서 약간 위로 들린다.

이렇게 종이를 들어 올리는 힘이 양력이다. 양력은 기압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 생긴다. 종이 위로 바람을 불면 공기가 적어진다. 공기가 적으면 압력이 낮아지고, 종이는 압력이 높은 종이 아래에서 압력이 낮은 종이 위로 올라가게 되는 것이다. 이에 대하여 물체를 흐름의 방향으로 떠밀어 보내려고 하는 힘을 항력(抗力)이라고 한다.

양력은 물체에 닿은 유체를 밀어내리려는 힘에 대한 반작용으로 나타나며 이것을 Fy라 하면 그 크기는 물체의 흐름 방향에 대한 경사각(받음각) θ, 물체의 면적 S, 흐름의 속도 V, 유체 밀도 δ에 따라 정해지며, 일반적으로 Fy=1/2 ?ρV2SC로 표시한다. 이 식에서 C는 물체의 단면 형상 및 받음각에 의해 정해지는 양력상수이다. 받음각이 너무 커지면 물체 주위의 유선이 흐트러져 배후에 소용돌이가 생기며 갑자기 양력이 없어지고 항력이 증가하게 된다. 이러한 현상을 실속(失速)이라 한다.

③힘의 평형

물체의 한 점에 두 개 이상의 힘이 작용하는데도 물체의 운동 상태의 변화가 없거나 정지해 있을 때 힘은 평형을 이루었다고 하고, 가속도가 0이라는 뜻이다.

바람이 부는 방향에 따라 연이 뒤로 밀리는 힘을 항력이라고 하고 연이 떠오르는 힘을 양력이라고 한다. 그래서 얼레의 연실을 풀어 주면 항력에 의해 연이 뒤로 밀리고, 실을 감으면 양력이 커져서 연이 높이 떠오르게 된다.

1)두 힘의 평형 .

동일 작용선상에서 두 힘이 크기가 같고 방향이 반대이면 평형을 이룬다. 이렇게 평형을 이루면 (힘의 합력이 0이다.) 물체에 대한 힘의 효과는 물체에 힘이 작용하지 않는 것과 같다. 이 때 두 힘의 작용점이 일치하지 않아도 작용선만 일치해도 평형 상태는 유지된다. 즉, 두 힘의 작용점을 작용선 위에서 아무 곳에나 이동시켜도 된다.

이것을 식으로 나타내면 다음과 같다.

2) 세 힘의 평형

물체의 한 점에 세 힘이 작용하여 합력이 0이 될 때 세 힘이 평형이 되었다고 한다.

평형을 이룰 때 두 힘의 합이 나머지 한 힘과 크기가 같고, 방향이 정반대이며 같은 작용선상에 있는 경우와 세 힘을 평행이동 했을 때 폐삼각형이 되는 경우가 있다

3)여러 가지 힘의 평형

물체의 한 점에 작용하는 힘들의 합력이 0일 때이다. 이 힘들을 X, Y방향으로 분해해서 합력을 구해도 된다. 즉, 각 성분의 힘의 합력이 0일 때 평형이 된다.

실험 날짜 : 2004년 8월

실험자 : 30707 박 소연

실험 주제 : 연의 구멍을 뚫었을 때와 뚫지 않았을 때의 변화

준비물 : 구멍 뚫린 방패연과 뚫리지 않는 방패연, 실

실험 예상 : 구멍을 뚫지 않은 방패연은 오래 날지 못하고 연이 망가질 것 같다.

그리고 구멍을 뚫은 방패연은 오래 날 뿐만 아니라 실도 잘 안 끊어지고, 연

도 망가지지 않을 것 같다.

실험 내용 : 1) 구멍이 뚫린 방패연을 날려본다

2) 구멍이 뚫리지 않은 방패연을 날려본다

실험 결과 :

① 구멍 뚫린 방패연을 날렸을 때

바람이 약하게 불 때에 연을 날리면 약한 바람이 연 면에 한 곳에 모여 구멍으로 통과하면서 에너지가 발생하고, 그 에너지 때문에 연이 올라가서 잘 떨어지지 않는다.

그리고 바람이 강할 때 연을 날리면 구멍으로 남는 바람을 내보내 바람에 대한 저항을 부드럽게 만든다.

또, 연에 구멍을 뚫고 날리면, 구멍 때문에 맞바람의 저항을 줄여 더 잘 날 수 있도록 도와주고 연 뒷면의 진공 상태를 즉시 메워주기도 한다. 진공 상태를 빠르게 메워주면 연이 빠르게 움직이고, 강한 바람을 받아도 바람이 잘 빠져 웬만큼 강한 바람에도 연이 상하지 않고, 줄이 잘 끊어지지도 않고 잘 날게 된다.

이 방구멍은 센바람을 흡수하여 연을 잘 뜨게 하며 조종을 자유롭게 하기도 한다.

그리고 방패연은 네모지고 가오리연보다 커서 가오리연은 구멍이 없어도 되지만 방패연은 중심을 잡기가 힘들기 때문에 구멍을 뚫어 바람이 통과하게 함으로써 균형을 유지한다.

② 구멍이 뚫리지 않은 방패연을 날렸을 때

구멍을 뚫은 연을 날리 때보다 맞바람의 저항을 많이 받게 된다.

방구멍을 뚫은 연은 그 구멍을 통하여 바람을 통과하게 하여 바람의 저항을 줄이는데 이 연은 구멍이 없다보니까 바람의 저항을 많이 받게 되어 잘 날지 못한다. 그리고 구멍이 있는 연 보다 빠르게 날리지가 않고, 조종하기가 힘들어 진다. 또, 가오리연은 땅과 수평으로 날기 때문에 구멍이 필요 없지만 방패연은 약간 수직으로 날기 때문에 구멍이 없으면 바람의 저항을 많이 받아 잘 떨어진다. 그리고 바람이 강하게 불게 되면 그 강한 바람의 영향을 다 받게 되므로 핑글 핑글 돌면서 떨어지거나, 연이 찢어진다.

또, 강한 바람 때문에 연이 세게 날거나, 연 줄이 끊어지게 된다.

결과 정리 :

방패연의 구멍을 뚫은 연이 구멍을 뚫지 않은 연 보다 더 오래날고 더 멀리, 높게 날았다. 이것은 구멍으로 바람이 통과함으로써 연의 면에 닿는 바람의 저항을 적게 하고 자기의 뜻대로 조종하며 균형을 이룰 수 있게 하여 떨어지지 않고 잘 날았던 것이다.

반면에 구멍을 뚫지 않은 연은 바람의 저항을 받게 되어 오래 날지 못하고 강한 바람과 만나면 균형을 잡지 못하고 땅으로 떨어지거나, 연이 찢어지고 연 줄이 끊어졌다.




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