박쥐야! 먹이의 위치와 모양을 알려줘. 2차시 초음파를 사용해서 물체까지의 거리를 측정할 수 있다.
“상자 속 물체의 위치를 알아 맞혀라!”
세부 미션 조건
초음파를 쏘고 감지하는 박쥐로봇을 사용해서 상자 속 물체의 위치 그리기
전파로 금성까지의 거리를 알아낸 것과 같이 초음파로 어둠상자 속 물체의 위치와 모양 을 알아맞혀 보자.
박쥐로봇을 통해 얻은 데이터를 왼쪽에 표에 적고 상자 속 물체의 배치를 그려보자.
데이터 상자 속 물체의 위치 표시하기
어둠상자 속 물체의 위치와 모양을 가장 정확하게 맞힌 팀은 누구인가요? 실험의 원리를 정리해봅시다.
어떻게 하면 물체에 대한 정보를 더 정확하게 맞힐 수 있을까요?
박쥐로봇은 거리측정센서가 달려있는 장치를 말한다. 거리측정센서는 초음파 진단 장비의 원리와 똑같다. 초음파를 발사해서 물체에 반사되는 음파를 받아 음파가 왕 복하는 데에 걸리는 시간으로 거리를 알아내는 장치이다.
박쥐로봇에서 나온 데이터를 왼쪽 셀이 기록하고 그 데이터를 토대로 상자 속 물체 의 위치를 가늠하는 활동이다. 학생들은 놀이처럼 진행하지만 이런 장비를 이용해서 안 보이는 내부를 파악할 수 있다는 것을 학습할 수 있다.교사는 수업 전 10*20*50cm 이상의 큰 상자와 상자 안에 넣을 적당한 물체를 준비한다. 파동은 매 질이 달라지면 굴절하거나 반사한다. 장기마다 구조가 다르므로 인체내부로 발사된 초음파는 다른 장기를 만나면 반사된다. 초음파가 반사되어 돌아오는 데에 걸리는 시간으로 장기까지의 거리를 구할 수 있다. 이와 같은 원리로 암세포를 발견하거나 태아의 크기나 모양을 알아낼 수 있다.파장이 짧으면 잘 퍼지지 않아 더 정확한 정 보를 얻을 수 있다. 그래서 파장이 짧은 초음파를 사용한다.
초음파는 전파와 어떻게 다를까요. 왜 전파를 사용하지 않고 초음파를 사용할까요?
전파는 너무 빠르기 때문에(3.0×10 km/s) 짧은 거리를 알아내는 데에는 적절하지 않아요. 그리 고 무엇보다 전파는 물질을 통과하기 어려워요. 음속은 속력이 느려(340 m/s) 측정하기에 적절하 고, 공기는 물론 액체, 고체 속을 통과하며 잘 전달됩니다. 그래서 해저 지형, 수심 등을 파악하거나 물속의 어뢰나 목표물의 유무, 거리, 방향 등을 파악할 때는 초음파가 유일의 통신 수단입니다.
소나(Sonar, Sound Navigation And Ranging)는 음파로 수중목표의 위치나 거리를 알아내는 장비이다.
공기 중에서는 전자기파가 빠르고 멀리 전 달되기 때문에 이를 이용한 레이더가 사용 되지만 물속에서는 음파를 이용한 소나가 사용된다. 소나의 음파는 약 1천 5백m/s 의 압력파로 수중에서 잘 전달된다. 목적 및 용도에 따라 여러 형태의 소나들이 개 발되어 운용되고 있다.
진단 초음파
인체 내부로 들어간 초음파가 장기 등에 의해 반사된다. 왕복에 걸린 시간을 측정하여 장기 의 모습을 영상으로 구현한다.
초음파 검사를 할 때면, 진찰부위에 젤을 바르고 기계를 접촉시킵니다. 왜 젤을 바르는 걸
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-젤을 바르지 않고 기계를 접촉하면 초음파는 피부표면에서 거의 모두 반사가 된다. 성질이 다른 매질을 만나면 파동은 굴절과 함께 반사가 일어나기 때문 이다. 젤을 바르면 기계와 피부사이의 공기층이 사라지고 기계에서 출발한 초 음파는 피부 속에서 출발하는 것과 같다. 피부 속으로 들어간 초음파는 인체 내부의 장기와 같은 다른 구조물을 만나면 반사와 굴절이 일어납니다. 초음파 기기는 이렇게 반사된 초음파를 받아 내부 물질의 경계까지의 거리나 상태를 파악합니다.
까요?