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도로를 달리는 자동차 무섭기도 하고 편리하기도 하지요. 하지만 시커먼 연기를 내뿜어 공기를 나쁘게 하고 많은 힘이 필요하며 연료 소비가 아주 많습니다. 만일 조금만 땅위에서 떠서 간다면 어떨까요? 그 방법중의 한 가지. 풍선으로 조금 띄워서 앞으로 나아가는 차를 만들어 봅시다.
1. 학습목표
- 가벼운 자동차를 예쁘게 만듭니다.
- 펌프로 풍선을 불어 차에 씌웁니다.
2. 준비물
- 교사 준비 : 코르크 마개, 풍선, 빨래집게, 송곳, 공기펌프, 카드, 접착제, 가위, 자
- 학생 준비 : 세제(조금), 세제를 바를 붓, 카드 대용으로 쓸 수 있는 아주 얇은 플라스틱 책받침이나 이와 비슷한 재료, 풍선, 연필
3. 어떻게 할까요?
가. 자동차를 만듭니다.
1) 카드 앞모양을 약간 둥글게 잘라 자동차 모양을 만듭니다.
2) 코르크 마개 중심에 구멍을 뚫어 놓습니다. 이 때 구멍의 크기에 따라 차이가 납니다. 반드시 토론을 한 다음에 송곳을 이용하여 구멍을 만듭니다.
3) 코르크 마개의 구멍과 같은 위치에 카드의 구멍을 만듭니다. 카드는 접히거나 구겨지면 바람이 새어나가게 되므로 조심해야 합니다.
4) 접착제를 이용하여 구멍 뚫린 코르크 마개를 카드에 붙입니다. 카드와 코르크 마개 구멍이 연결되어 바람이 빠져 나오게 합니다.
나. 풍선 날개를 답니다.
1) 풍선을 공기 펌프로 적당한 크기가 될 때까지 공기를 주입합니다.
(입으로 불지 않도록 합니다.)
2) 빨래집게로 입구를 단단히 막습니다.
3) 입구를 벌려서 코르크 마개에 씌웁니다.
(그런 다음 카드 뒷면에 붓을 이용하여 세제를 바릅니다.)
4) 바닥에 내려놓고 풍선으로 중심을 잡은 뒤, 빨래 집게로 막은 고무 풍선의 입구를 열고 차를 앞으로 밀어줍니다.
4. 일을 끝내고 나서
- 공기 부양 차에 학교, 이름을 쓴 이름표를 붙입니다.
- 종료시간 안내가 있을 때까지 여러 가지 조건들을 고려하여 띄우기 연습을 해봅니다.
- 종료 시간이 되면 모여서 함께 경기를 진행합니다. 이 때 바닥에 닿지 않고서 가장 멀리 가는 팀이 우승하게 됩니다. 만일 뒤집히면 실격됩니다.
5. 도움말
- 주어진 풍선을 이용하여 강한 추진력을 가진 차가 되도록 합니다.
- 가능한 멀리 갈 수 있게 생각하여 꾸밉니다.
- 힘을 너무 많이 주어서 밀거나 중심이 잡히지 않으면 뒤집히게 됩니다.
- 송곳에 손이 찔리지 않도록 합니다.
- 주변을 깨끗이 정리합니다.
♣ 공기 부양 차의 원리
어떻게 차가 궁중으로 뜰까요? 부풀린 풍선을 막으면 풍선 안의 공기는 방향을 똑같은 힘으로 밀어냅니다. 풍선 입구를 열면 풍선의 고무는 풍선 속의 공기를 눌러서 밖으로 나가게 합니다. 공기는 반대로 풍선을 밀어 올립니다. 두 물체가 서로 힘을 미치고 있을 때, 한쪽 물체가 받는 힘과 다른 쪽 물체가 받는 힘은 크기가 같고 방향이 반대임을 나타내는 법칙입니다. (한쪽 힘을 작용이라 하면 다른 쪽 힘은 반작용이며, 어느 쪽을 작용이라 하든 상관없다.) 즉, 두 물체의 상호작용은 크기가 같고 방향이 반대입니다. 이것을 뉴턴의 운동 제3법칙, 작용－반작용 법칙이라고 합니다. 이렇게 약간 뜬 상태에서는 지면의 저항이 작아지게 됩니다. 이 때 미는 힘이 작용하면 그 힘으로 차는 앞으로 갈 수 있습니다. 물위를 미끄러지듯 떠가는 공기 부양 선은 이 원리를 이용한 것입니다. 배 밑바닥에 공기 펌프가 작동되면서 공기로 가득 찬 배는 물에 뜨게 됩니다. 그러면 물의 저항이 작아집니다. 그래서 공기 부양선은 다른 배보다 훨씬 빠른 속도로 나아갈 수 있습니다.
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