운동장에서 축구공을 차본 적이 있나요? 회전하는 공에는 어떤 과학적인 원리 가 숨어있을까요? 회전하는 물체가 진행할 때 공기의 흐름이 어떻게 달라질까요?
공이 굴러가거나 공중에서 움직일 때 무늬를 잘 살펴보면 그대로 보이면서 직진 하기도 하고 회전하면서 날아가기도 합니다. 월드컵이나 프로 경기를 보면 축구 기 술이 다양하게 나타나기 때문에 흥미진진한 경기를 관람할 수 있습니다.
그림에서 보는 것처럼 축구선수가 찬 공이 공중을 휘어져서 날아가 골대로 들어 가는 경우가 있습니다. 내가 공기라면 축구공이 날아갈 때 빠르게 빙글빙글 돌거 나 공을 따라 움직일 것입니다.
신나게 달려보세요. 얼굴과 머리를 스 치는 바람을 느낄 수 있습니다. 내가 움 직이면 공기의 흐름이 달라집니다. 내가 공이 되었다는 생각을 하고 공기 중으 로 날아간다면 공기를 어떻게 움직일까 요? 한 쪽 방향으로 돌면서 나아간다면 공기의 흐름은 한 쪽은 조금 빠르고 다 른 한 쪽은 조금 느리게 됩니다. 비행기 프롤로그
초등 3, 4
STEAM 프리킥은 바나나 모양처럼 날아가네요?
01
생 각 열 기
이름( )
휘어지는 움직임의 과학원리 찾기
◆ 영상을 보고 각각의 경우에 공의 움직임에서 알게 된 사실을 자유롭게 그림 이나 글로 적어봅시다.
영상 알게 된 사실
축구
탁구
볼링
개인용
생 각 열 기
회전하는 공에 숨은 과학
◆ 세 영상을 보고 공의 움직임에서 알게 된 사실을 모둠 친구들과 자유롭게 그림이나 글로 적어봅시다.
◆ 장애물을 피해 휘어지도록 하려면 공의 움직임이 어떻게 되어야 할까요?
알게 된 사실 모둠원
이름
모둠용
생 각 열 기
회전하는 공은 어느 방향으로 갈까 1
이름( )
◆ 공이 회전하는 방향과 힘을 준 방향을 화살표로 표시하였습니다. 공이 이 동하는 방향을 예상하여 화살표로 나타내 봅시다.
[상황 1]
힘을 준 방향
공의 회전 방향
개인용
생 각 열 기
회전하는 공은 어느 방향으로 갈까 2
이름( )
◆ 공이 회전하는 방향과 힘을 준 방향을 화살표로 표시하였습니다. 공이 이 동하는 방향을 예상하여 화살표로 나타내 봅시다.
[상황 2]
힘을 준 방향
공의 회전 방향
개인용
생 각 열 기
회전하는 공은 어느 방향으로 갈까 3
이름( )
◆ 공이 회전하는 방향과 힘을 준 방향을 화살표로 표시하였습니다. 공이 이 동하는 방향을 예상하여 화살표로 나타내 봅시다.
[상황 3]
개인용
힘을 준 방향
공의 회전 방향
생 각 열 기
회전하는 공은 어느 방향으로 갈까 4
이름( )
◆ 공이 회전하는 방향과 힘을 준 방향을 화살표로 표시하였습니다. 공이 이 동하는 방향을 예상하여 화살표로 나타내 봅시다.
[상황 4]
개인용
힘을 준 방향
공의 회전 방향
생 각 펼치기
더 잘 휘는 것은?
◆ 공이 잘 휘어지도록 하려면 어떻게 해야 할까요? 모둠 친구들과 생각을 모 아서 그림이나 글로 표현하여 봅시다.
◆ 위의 생각을 확인할 수 있는 탐구활동을 계획하여 봅시다.
필요한 준비물 : 탐구방법 :
모둠용
모둠원 이름
생 각 다지기
장애물을 피해 목표 맞히기
◆ 우리가 만든 프리킥존에서 장애물을 피해 목표물을 맞혀봅시다
◆ 프리킥존에서 성공하기 위해 지켜야 할 일을 말해 봅시다.
◆ 프리킥을 가장 잘 한 팀은 어느 팀인가요? 어떤 점이 잘 되었는지 설명하여 봅시다.
◆ 부족한 점을 보완하여 다음에 도전한다면 어떤 점을 고치고 싶은가요?
모둠용
생 각 다지기
최고의 프리킥 올림픽
◆ 공이 잘 휘어지도록 하려면 어떻게 해야 할까요? 모둠 친구들과 생각을 모 아서 그림이나 글로 표현하여 봅시다.
◆ 위의 생각을 확인할 수 있는 탐구활동을 계획하여 봅시다.
모둠용
평 가 하 기
스스로 평가하여 봅시다
평가 방법
평가
영역 평가기준 평 가
상 중 하
자기 평가
감성적
체험 •즐거운 마음으로 활동에 참여하였는가?
창의적 설계
•안정감있는 화살 아이디어가 창의적이었는가?
•최고의 화살을 만들기 위한 재료 선택이 적절했는가?
•여러 가지 학습적인 요소를 생각하기 위하여 노력하였는가?
상호 평가
감성적 체험
•우리 모둠 활동에서 열심히 참여한 친구 의 이름을 상·중·하 칸에 적어봅시다.
읽 을
거 리 마그누스 효과
원통같이 생긴 모양이나 공처럼 생긴 모양의 물체가 액체나 기체 속에서 회전할 때 한 쪽 방향으로 힘을 받는 현상입니다. 1853년 처음 이 현상을 실험적으로 조사 한 독일의 물리학자이자 화학자인 H. G. 마그누스의 이름을 따서 이러한 현상을 마 그누스 효과라고 불렀습니다. 이 효과는 테니스의 서브볼과 축구공 커브의 원인이 됩니다. 공이 공기 중에 회전하면서 날아가면 회전하는 공 때문에 공기의 속도가 달 라집니다. 이 차이로 압력의 차이가 생기고 점차 직선 경로로부터 벗어나게 됩니다.
마그누스 효과는 공기의 속도가 증가하는 곳의 압력이 감소한다는 베르누이 정 리의 한 예이기도 합니다. 예를 들면 공이 공기 중에 회전할 경우 공이 회전하면서 주위의 일부 공기를 끌고 가게 됩니다. 이때 공에서 보면 공기 입자가 사방에서 움 직여 지나갑니다. 공의 진행방향과 같은 방향으로 회전하는 면의 저항력은 공기의 흐름을 방해합니다. 반면 이 반대쪽에서는 공기의 유속을 증가시킵니다. 공기 흐름 이 감속되는 면의 높은 압력은 반대면의 낮은 압력으로 공을 밀게 되는데 바로 여 기서 상대적으로 공기 흐름이 빨라지게 됩니다.
[출처 : "마그누스" 한국 브리태니커 온라인
<HTTP://PREVIEW.BRITANNICA.CO.KR/BOL/TOPIC.ASP?MTT_ID=26580> [2014. 1. 7자 기사]
공기의 흐름
공의 회전방향
셔틀콕이나 화살처럼 한 방향으로 정확하게 날아가야 하 는 경우에 어떻게 하면 원하는 방향으로 곧게 나아갈 수 있 을까요? 축구공이나 야구공처럼 둥근 경우에는 회전을 주거 나 무회전으로 방향을 전환할 수도 있습니다. 그러나 목표물 에 명중해야 하는 양궁은 원하는 방향으로 정확하게 날아가 야 합니다. 화살이 날아가는 거리가 멀기 때문에 공기의 흐름에 흔들리기 쉬운데 다시 원하는 방향으로 곧게 나아가기 위해서 만든 화살에는 과학적인 원리가 숨 어 있습니다.
활은 나무와 뿔, 그리고 나무와 금속 등 여러 재료들을 조립하여 만들기도 합니 다. 활시위 또한 여러 가지 다양한 질긴 재료로 만들어집니다. 중세 영국의 긴 활 은 아마나 대마로 된 시위를 사용했지만, 터키와 아라비아의 활은 비단과 모헤어 로 시위를 만들어 썼습니다. 등나무, 대나무, 식물섬유, 동물의 힘줄·가죽 등이 세 계 여러 지역에서 사용되었습니다. 화살은 이보다 더 큰 변화를 거쳐 왔습니다. 화 살대는 보통 한 가지 재료로 만듭니다. 때때로 나무와 금속 등의 2가지 재료를 결 합하여 만들기도 합니다. 화살촉은 구멍을 뚫어 끼우거나 접합시키거나, 또는 2가 지 방법을 모두 사용해서 화살대에 부착시킵니다. 깃털 등으로 된 화살깃은 거의 항상 화살의 비행을 안정시켜줍니다. 화살대의 앞쪽이 무거우면 깃을 달지 않아도 됩니다. [브리태니커 백과사전 중]
셔틀콕, 화살, 던지기공 등을 이용하여 가장 안정적으로 이동하는 물체를 만들 어 봅시다. 모양, 무게, 길이, 재질 등 다양하게 변화를 주어 목표물에 정확하게 날 아가기 위한 조건을 찾아봅시다.
프롤로그
초등 3, 4
STEAM 목표물을 향해 쏴라
02
생 각 열 기
한쪽이 무거운 물체 속에 숨은 과학
◆ 셔틀콕을 손으로 다양하게 던져보고 알게 된 사실을 모둠 친구들과 자유 롭게 그림이나 글로 적어봅시다.
◆ 라켓을 이용하여 셔틀콕을 친구와 함께 쳐보고 알게 된 사실을 자유롭게 그림이나 글로 적어봅시다.
이름 알게 된 사실
이름 알게 된 사실
모둠용
모둠원 이름
생 각 열 기
한쪽이 무거운 물체 속에 숨은 과학
◆ 셔틀콕을 던져보고 알게 된 사실과 비슷한 움직임을 보이는 물체가 있었나 요? 있었다면 어떤 모습이 비슷했나요?
◆ 왜 그럴까요? 자신의 생각을 그림이나 글로 적어봅시다.
이름( )
개인용
생 각 열 기
화살아 떨지말아라
◆ 화살이 날아가는 것 대신 바람을 불어서 날아가는 상황을 나타내려고 합니 다. 우리 모둠이 생각한 장치를 그림이나 글로 설명해 봅시다.
◆ 수수깡 앞 쪽의 무게에 따라 화살의 움직임이 어떻게 달라지는지 모둠 친구 들과 이야기해봅시다.
모둠용
모둠원 이름
생 각 펼치기
최고의 화살 선물하기
◆ 최고의 화살로 열심히 연습해서 금메달을 따고 싶은 친구가 있습니다. 어떤 화살을 만들어 줄 것인지 그림이나 글로 표현하여 봅시다.
개인용
평 가 하 기
최고의 화살 만들기
◆ 최고의 화살을 만들기 위해서 나만의 아이디어를 포스트잇에 적어서 함께 이야기해봅시다.
우리 모둠의 아이디어 포스트잇을 붙여봅시다.
1차 아이디어 중 좋은 아이디어들을 고르고 수정하여 붙여봅시다.
실제로 만들어서 실험해 볼 수 있도록 구체적으로 수정하여 붙여봅시다.
3차 2차
아이디어
1차
아이디어
모둠용
생 각 다지기
최고의 화살 쏘기 올림픽
◆ 우리가 만든 최고의 화살을 직접 쏘아봅시다. 순서를 지켜서 활동하여 봅시다.
◆ 안전한 활동을 위해 친구가 활동하는 동안 지켜야 할 일을 말해 봅시다.
◆ 가장 멀리 날린 최고의 화살은 어느 팀인가요? 최고의 화살의 특징을 설명 하여 봅시다.
◆ 표적을 잘 맞힌 최고의 화살은 어느 팀인가요? 최고의 화살의 특징을 설명 하여 봅시다.
개인용
생 각 다지기
최고의 화살 쏘기 올림픽
◆ 1번 동영상을 보고 화살이 날아가는 모습을 관찰하고 알게 된 사실을 적어 봅시다.
◆ 2번 동영상을 보고 화살이 날아가는 모습을 관찰하고 알게 된 사실을 적어 봅시다.
◆ 3번 동영상을 보고 화살이 날아가는 모습을 관찰하고 알게 된 사실을 적어 봅시다.
모둠용
평 가 하 기
스스로 평가하여 봅시다
평가 방법
평가
영역 평가기준 평 가
상 중 하
자기 평가
감성적
체험 •즐거운 마음으로 활동에 참여하였는가?
창의적 설계
•안정감있는 화살 아이디어가 창의적이었는가?
•최고의 화살을 만들기 위한 재료 선택이 적절했는가?
•여러 가지 학습적인 요소를 생각하기 위하여 노력하였는가?
상호 평가
감성적 체험
•우리 모둠 활동에서 열심히 참여한 친구 의 이름을 상·중·하 칸에 적어봅시다.
읽 을 거 리
양궁에서 10점과 X10의 차이
양궁은 활쏘기이며 우리 나라 고유의 활쏘기는 국궁이라고 부릅니다. 우리 나라 의 활쏘기는 여러 올림픽에서 세계 최고의 실력이라는 것이 증명되었습니다. 지난 런던올림픽에서는 한국 여자 양궁대표팀이 단체전 7연속 금메달을 획득했습니다.
삼국 시대에도 고구려인들은 말을 타고 활을 쏘는 그림을 그려 우리 나라의 양궁 실력이 얼마나 오래 전부터 다져온 것인지를 알 수 있습니다. 지난 런던올림픽 이전 에도 한국의 효자 종목이라고 할만큼 메달을 휩쓸어 버리는 종목이 바로 양궁입니 다. 특히 역대 올림픽에서 한국이 수확한 68개의 금메달 중 양궁에서만 16개가 나 왔습니다. 이러한 결과만 봐도 우리 나라의 활쏘기 실력을 의심할 여지가 없습니다.
그럼 최고 점수인 10점과 X10점은 어떤 차이가 있을까요?
양궁에서 과녁으로 표시된 곳에는 크기가 다른 둥근 원이 점수를 나타내고 있 는데 가운데 원이 그려진 곳을 맞히면 최고 점수인 10점을 받습니다. 올림픽에서는 날아오는 화살을 촬영하기 위해 10점 구역의 가장 가운데에 조그마한 렌즈를 넣어 두어 실감나는 장면을 중계하고 있습니다. 렌즈가 있는 10점 구역으로 날아오는 화 살을 화면으로 시청하면 오싹한 전율을 느낄 수 있기 때문입니다. 그런데 10점 구역 안에서 가장 가운데에 있는 렌즈 부분을 맞히게 되면 골드텐, X10(엑스텐), 불스아 이(bullseye)라고 하여 대단하다고 평가합니다. 10점을 맞히기도 어려운데 10점 구역 의 가운데를 맞히는 것은 거의 불가능한 일이기 때문입니다. 이 경우에 점수는 같 은 10점이지만 최종 화살까지 모두 쏜 후에 동점이 나오면 10점의 가운데 부분을 맞힌 경우에 유리한 입장이 됩니다.
동점자가 나올 경우 첫째, 점수 계산된 화살의 숫자로 동점자를 가립니다. 과녁 에 맞지 않거나 시간이 오버되거나 영점처리된 화살이 있는지를 가립니다. 이런 경 우는 별로 없습니다. 그 다음 둘째가 X10(엑스텐)의 숫자로 결정합니다. 양궁은 각
강지혜 태평초등학교 교사 이승우 와우초등학교 교사 김진우 화성한울초등학교 교사 송재원 중부초등학교 교사 이석원 대경정보산업고등학교 교사 최정훈 한양대학교 교수
이한경 용인대학교 교수 최주선 경남대학교 교수 성낙훈 용인대학교 교수 성열관 경희대학교 교수 이환명 호서대학교 교수
과학기술 분야 주제별 융합형 프로그램 개발 스포츠 - 초등학교 3, 4
