무게중심이 이동하는 오뚝이
즐거운 과학 : OUT LAB 001
▏무게중심이 이동하는 오뚝이 ▏
⇨ 무게중심은 가장 낮은 위치로 이동하려는 성질을 가지고 있습니다.
보이는 과학 링크 바로가기 : 두 개의 무게추를 가지고 있는 오뚝이
자세한 제작 및 실험 방법은 보이는 과학(IN LAB) 링크를 확인해 주세요!!
실험 내용 :
무게중심의 가장 낮은 위치로 이동하려는 성질
무게중심의 위치와 운동
실험 세분화 :
STEP 1 : 재료 관찰
가벼운 EVA 바디, 무거운 자석
자석의 인력, 척력
STEP 2 : 오뚝이 만들기
오뚝이 만들기
오뚝이 운동 관찰하기
STEP 3 : 오뚝이에 무게 추(자석) 추가하기
오뚝이에 무게 추(자석) 추가하기
무게중심의 위치 이동과 오뚝이 운동 관찰하기
지면과 무게중심의 거리에 따른 오뚝이 복원력 관찰하기
측정과 관찰 :
무게중심의 이동과 오뚝이의 자세
무게중심의 위치와 오뚝이의 운동
지면으로부터 무게중심의 거리에 따른 오뚝이의 복원력
Drop&Drop (기술의 숙달, 재현성) :
재현성 : 고정된 무게추와 이동 가능한 무게추를 같은 크기와 같은 무게의 자석을 정수배로 사용
기록 :
산출물로 대체
기록이 필요하다면 무게추의 위치와 무게중심 추정 위치, 무게중심의 위치와 오뚝이의 자세를 스케치와 함께 기록
실험실안전 :
EVA 바디 고정은 압정을 사용하고 압정은 사용 직전 나누어 주도록 합니다
나누어 준 압정은 사용하지 않는 삼각 EVA에 꽂아서 보관하도록 합니다.
EXP. 무게중심의 이동과 오뚝이의 운동
STEP 1 : 재료 관찰
활동 : 가벼운 EVA 바디, 무거운 자석 관찰하기
정보제공 : 참가자가 EVA 바디와 자석을 관찰하는 동안 가벼운 EVA 바디와 무거운 자석을 이용한 오뚝이를 만들기가 오늘의 실험임을 안내
활동 : 자석의 인력, 척력 확인하기
활동유도 :
참가자가 EVA 바디와 자석을 관찰하는 동안 강사가 돌아다니면서 시연 등을 통하여
자석 두 개를 양손에 들고 단면을 가까이 가져가 인력과 척력을 확인하는 활동
하나의 자석을 뒤집어 인력과 척력을 만들어 주는 활동
자석 하나를 바닥에 놓고 다른 자석을 가까이 가져가 자석을 끌어오거나 밀어내는 활동
자석 사이에 EVA 바디 넣고 인력을 이용하여 고정하는 활동
을 자연스럽게 하도록 유도
tip : 자석을 고정하고 무게추로 추가할 때 자석의 인력과 척력을 이용하므로 재료 관찰에서 참가자들이 자석의 방향을 바꾸어 인력과 척력을 만들어 줄 수 있다는 것을 자연스럽게 알 수 있도록 지도합니다.
tip : 참가자들이 자석의 방향을 바꾸어 인력과 척력을 만들어 줄 수 있다는 것이 충분하게 학습되었을 때 다음 단계를 진행합니다.
STEP 2 : 오뚝이 만들기
활동 : 오뚝이 만들기
활동지도 : EVA 바디 한쪽의 보호지를 떼어내고 삼각 EVA 2개를 고정하고 자석 2개를 겹쳐 오뚝이 아랫부분에 고정하도록 지도합니다.
tip : 자석을 고정할 때 오뚝이 아랫부분 끝에서 1mm에서 2mm 위쪽에 고정하도록 지도합니다.
tip : 참가자 모두가 자석 고정까지 끝나면 다음 단계를 진행합니다.
활동지도 : 다른 EVA 바디는 접착제 보호지를 떼지 말고 접착제 보호지가 안쪽으로 향하게 해서 덮어 주고, 삼각 EVA가 있는 부분은 앞정으로 고정합니다. 아랫부분은 고정된 자석에 앞뒤로 2개의 자석을 인력을 이용하여 고정시켜 줍니다.
활동 : 네임펜 등으로 오뚝이를 꾸며 주고 오뚝이 운동 관찰하기
활동지도 : 네임펜 등으로 오뚝이 눈, 코, 입 등을 그리고 색을 칠하여 꾸미도록 지도합니다.
활동지도 : 꾸미는 활동이 끝난 참가자들이 자연스럽게 오뚝이를 움직여 보면서 운동을 관찰하도록 합니다.
정보제공 : 무게는 무게중심을 작용점으로 항상 가장 낮은 위치에 있으려는 성질을 가지고 있으며, 오뚝이에서 무거운 자석이 무게추로 무게중심은 자석 근처에 있습니다.
정보제공 : 오뚝이를 기울이면 무게중심이 높은 곳으로 이동하고 기울여주는 힘이 없어지면 무게중심은 다시 낮은 곳으로 이동하면서 오뚝이가 바로 서게 됩니다.
tip : 모든 참가자가 꾸미기를 마무리하고 오뚝이를 움직여 보면서 운동을 관찰하고 있을 때 정보제공을 진행합니다.
STEP 3 : 오뚝이에 무게 추(자석) 추가하기
활동 : 무게 추(자석) 추가하기
활동지도 : 오뚝이를 눕혀 놓고 자석 2개를 겹친 후 오뚝이의 아래쪽 고정된 자석에 가까이 이동시켜 서로 밀어내는 척력이 작용하는 방향을 찾도록 지도합니다.
활동지도 : 고정된 자석과 척력이 작용하는 방향을 유지하며 오뚝이 머리 부분에 자석 두 개를 끼워 넣도록 지도합니다.
tip : 시간이 걸리더라고 고정된 자석과 추가한 자석이 척력이 작용하는 방향으로 추가되었는지 강사가 확인합니다. 추가된 자석이 고정된 자석과 잡아당기는 방향으로 추가되면 실험 중 자석이 이동하다가 고정된 자석과 붙어 버리는 현상이 생깁니다.
활동 : 무게중심의 위치 이동과 오뚝이 운동 관찰하기
활동지도 : 추가한 자석을 중앙 아래쪽으로 이동시키고 오뚝이 자세와 운동을 관찰하도록 지도합니다.
활동지도 : 추가한 자석을 머리 아래로 이동시키고 오뚝이 자세와 운동을 관찰하도록 지도합니다.
활동지도 : 추가한 자석을 옆으로 이동시키면서 오뚝이 자세와 운동을 관찰하도록 지도합니다.
활동지도 : 추가한 자석을 아래쪽으로 이동시키면서 오뚝이 자세와 운동을 관찰하도록 지도합니다.
정보제공 : 무게추가 2개 있는 오뚝이의 무게중심은 무게추를 잇는 직선 근처에 있습니다. 무게추 한 개를 이동시키면 무게중심의 위치도 이동하고, 이동한 무게중심이 가장 낮은 위치로 이동하면서 오뚝이가 기울어지거나 바로 서게 됩니다.
tip : 무게추의 이동에 따른 오뚝이의 자세 및 운동 관찰은 추가한 자석을 1. 가장 아래쪽, 2. 위쪽 이동, 3. 옆으로 이동, 4. 아래쪽 이동 4단계로 구분하여 진행하고, 각 단계는 참가자 모두가 같은 위치로 이동시키면서 동시에 진행하여 무게 중심의 위치가 같으면 모두 같은 자세와 같은 운동을 하는 것을 관찰하도록 진행합니다.
활동 : 지면과 무게중심의 거리에 따른 오뚝이 복원력 관찰하기
활동지도 : 무게추(자석)를 오뚝이 중앙 일직선 위에 놓고 오뚝이를 기울여 가장 오랫동안 운동하는 자석의 위치를 찾아보도록 지도합니다.
활동지도 : 무게추(자석)를 오뚝이 중앙 일직선 위에 놓고 오뚝이를 기울여 가장 빠르게 운동이 멈추는 자석의 위치를 찾아보도록 지도합니다.
정보제공 : 자석을 위쪽이나 아래쪽으로 이동시키면 오뚝이의 무게 중심도 위쪽이나 아래쪽으로 이동하게 됩니다. 오뚝이의 무게 중심 위치가 지면에서 멀어지면 복원력이 약해져 복원되는 속도가 느려지고, 지면에 가까워지면 복원력도 강해져 오뚝이의 움직임이 빨라집니다.
tip : 모든 활동이 끝나면 산출물인 오뚝이는 책상 등에 놓고 자석에 붙는 물건을 붙여 보관하는 용도로 사용이 가능함을 안내하고 활동을 마무리합니다.
