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그리스의 고대 건축물인 파르테논 신전은 가장 아름다운 공간의 황금수 비율로 지어졌다고 합니다. 이것은 현대 건축에서도 어김없이 적용됩니다. 한가지 모양만의 나무판자로 어떤 웅장한 모형을 만들 수 있을까요?
1. 학습목표
- 요술판자만을 사용해 쌓는 방법에 상관없이 가장 높이 쌓기 (제한시간 : 10분)
- 한가지 모양만의 요술판자를 이용하여 창의적이고 아름다운 모형 제작할 수 있다.
2. 준비물
요술판자 200개, 깔개, 도화지, 사인펜
3. 어떻게 할까요?
① 지정된 장소를 배정 받으면 제공된 재료와 자료를 상세히 검토합니다.
② 시작소리에 맞추어 제한된 시간(10분)내에 가장 높이 쌓기 경연을 시작합니다.
- 풍향과 풍속을 고려하여 가장 안정적이면서 빠르게 쌓을 방법을 모색
- 요술판자를 쌓는 3가지 방법 : 눕히기, 옆으로 세우기, 위로 세우기
③ 창작물 만드는 시간에는 팀간의 충분한 논의를 거친 후 역할분담을 해야 완성할 수 있습니다.
④ 마감시간 5분전에는 작품명과 해설, 역할분담 내용을 적습니다.
♣ 기하학의 원리
기하학의 원리는 거의 모든 구조물(건물, 다리, 탑 등)에서 볼 수 있다. <그림1>에서 보듯이 ①위에 놓은 ②번 판자가 내려앉으려 하는 것은 힘의 균형을 맞추려는 중력의 법칙 때문이다. 이 때 <그림2>와 같이 ③, ④를 놓는다면 ②는 안정적으로 놓여 있게 된다. 왜냐하면 힘의 균형점의 이동이 생겼기 때문이다.
모형을 보면서 구체적으로 살펴보자. 어떻게 다음 그림과 같은 아름다운 나선형의 계단을 만들 수 있을까? 정역학이 다루는 힘의 균형을 알고 있다면 쉽게 이해할 수 있다.
  
하나 위에 또 하나를 놓을 때 검게 칠한 부분이 1/2를 넘지 않을 때 나선형의 계단은 서 있을 수 있다. 왜냐하면 힘의 크기는 면적과 비례한다고 볼 때 위에서 내리누르는 면적에 대한 힘의 크기보다 밑에서 떠받치는 면적의 크기가 작다면 균형을 잃고 쓰러질 것이다. 요술판자는 공간의 황금수(1:3, 1:5, 1:15)로 설계되어졌기 때문에 이 비율을 정확히 적용하여 모형을 만들어 가다보면 한치의 오차도 없는 가장 아름답고 정확한 구조가 이루어진다. 그것은 왼쪽의 모형을 보면 알 수 있다.
♣ 역학의 원리
힘의 분산으로 볼 수 있는 다음과 같은 구조는 역학의 원리를 잘 대변하고 있다. 원기둥모양의 탑을 쌓고 한쪽의 판자를 빼낸다면 과연 어떻게 될까? 빼내도 쓰러지지 않는다면 과연 얼마나 뺄 수 있는지 어떻게 측정할 수 있을까? 판자의 쌓기 구조속에서 힘의 접점을 생각해보면 추론할 수가 있다. 만약 16각형의 원형탑을 쌓는다면 가장 밑바닥에 있는 판자는 위에서 내리누르는 가중압력의 1/16만큼만 받는다고 볼 수 있다. 따라서 하나를 빼내도 자체 탑은 든든하게 서 있을 수가 있는 것이다.
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