과학(10403)
Ⅱ. 여러 가지 힘
2-2 힘의 크기
복습하기
Q. 물체에 힘을 가하면 변하는 것은?
모양, 운동상태(빠르기, 운동방향)
Q. 물체에 힘을 가하면 물질의 상태가 변한다. (O/X)
X, 물질의 상태는 고체, 액체, 기체를 뜻하는 말로 힘을 가한다고 변하지 않는다. 물질의 상태를 변화시키는 것은 힘이 아니라 에너지 이다.
Q. 힘은 에너지이다.
X, 많은 학생들이 힘과 에너지를 헷갈려 하는데 둘은 명확히 다르다! 예를 들어 움직이는 물체에 힘을 주지 않으면 계속 움직(관성)이지만, 물체에 에너지가 없으면 움직일수도 없다. (좀 더 자세히 알고싶다면, 고등학교 물리학에서 만나보자!)
Q. 힘의 기호는?
F(에프), 힘의 영어 Force의 앞글자를 따서 F라고 표현한다.
Q. 힘의 단위는?
N(뉴턴), 대문자 ‘N’을 쓰고 ‘뉴턴’이라고 읽는다. 예전에 중력 배울 때 10N, 20N 했던거 기억나나요?!
생각 열기
다음은 무거운짐을 두 사람이 함께 들고 가는 아름다운 모습이다. 두 사람이 물건을 같이 들었을 때 훨씬 힘이 덜 든다. 또한 오랜 속담 중 ‘백지장도 맞들면 낫다’는 말이 있다. 이는 힘의 합성과 관련이 있다. 오늘 이것을 힘의 합성과 관련하여 과학적으로 증명해보자!
출처: 네이버 블로그 ‘프리아의 창착나라’
탐구하기
[활동1] 두 힘이 작용할 때
다음은 어머니께서 오른쪽으로 카트를 밀고 있는데 아들이 와서 힘을 가하고 있는 모습을 나타낸 것이다. 왼쪽은 둘다 같은 방향으로, 오른쪽은 서로 반대방향으로 밀고 있다. 물음에 답하시오.
Q. 오른쪽(서로 반대방향으로 힘을 작용)의 경우 어머니께서 오른쪽으로 카트를 미는데 아들이 작용한 힘이 도움이 될까 방해가 될까?
방해가 된다.
Q. 왼쪽(같은 방향으로 힘을 작용)의 경우에는 아들의 힘이 얼마나 도움이 되는가?
아들이 가해준 힘만큼 도움이 된다.
[활동 2] 힘의 합성
이렇게 두 힘이 작용할 때 두 힘이 더해져서 결과가 나타난다. 이를 합력이라고 하고 물체에는 알짜힘이 작용한다고 한다. 자세한 내용은 영상을 통해 확인하고 물음에 답하시오.
Q. 합력의 한자 뜻을 찾아보고 그 의미를 생각해보자.
더할 합, 힘 력/ 두 개 이상의 힘이 합해진 것을 의미한다.
Q. 두 힘의 합력은?
오른쪽으로 9N
Q. 두 힘의 합력은?
오른쪽으로 3N
Q. 두 힘의 합력은?
0N
Q. 두 힘의 합력은?
오른쪽으로 80N
Q. 두 힘의 합력은?
왼쪽으로 20N
[활동 3] 1,700kg의 자동차를 버티는 풍선
작은 힘도 모이면 큰 힘이 될 수 있다. 풍선으로 자동차를 들어올릴 수 있다!
Q. 풍선 100개가 무게가 1,700kg인 자동차를 떠받쳤다면 풍선 1개가 자동차에 작용하는 힘은 얼마일까? (자동차의 무게는 17,000N으로 가정한다.)
합력=17,000N=(풍선 1개가 떠받치는 힘)X100개 이므로 풍선 한 개는170N의 힘으로 들어올리고 있다.
[활동 4] 두 힘이 나란하지 않은 경우
Q. 둘 중 어느 경우가 힘이 적게 들까?
왼쪽, 합력의 크기가 일정하게 유지할 경우, 두 힘 사이 각이 커질수록 각각의 힘이 커져야 한다.
[활동 5] 나란하지 않은 힘의 합성 시뮬레이션
[활동 6] 박스를 이용한 힘의 합성 실험 도구 만들기
[준비물] 택배박스, 고무줄 3개, 검은색 펜(매직), 스템플러, 가위
[제작 방법]
고무줄 3개를 잘라 하나의 큰 밴드로 만든다.
재활용 택배박스를 펼쳐 한 쪽에 (1)에서 제작한 고무줄을 스템플러로 고정시킨다.
검은색 펜으로 고무줄을 가운데 두고 수직한 화살표를 진하게 그린다.
화살표의 각도를 요리조리 돌려보며 고무줄의 길이가 어떻게 변하는지 확인한다. 고무줄의 길이가 두 힘이 합성된 힘의 합력이다.
[활동 7] 힘의 합성 송
힘의 합성송을 함께 부르며 오늘 학습한 내용을 마무리해보자.
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