목 차

(1)

(2)

(3)

목 차

1. 비행접시는 어떻게 하늘을 날까?

1차시. 날개없이 날을 수 있을까? ··· 5 2차시. 비행접시를 띄워볼까? ··· 7 3차시. 내가 만든 비행접시가 하늘을 날까? ··· 9

2. 셔틀콕을 빠르게

1차시. 왜 셔틀콕은 공과 다르게 비행할까? ··· 16 2차시. 나만의 셔틀콕 만들기 ··· 18 3차시. 뉴스포츠 체험을 통한 셔틀콕 비행원리 알아보기 ··· 20

(4)

(5)

<학생용>

비행접시는 어떻게 하늘을 날까?

초등학교 5-6 학년용

(6)

(7)

- 3 -

날개없는 물체의 비행 유민이의 궁금증

유민이의 궁금증

과학을 좋아하는 유민이는 며칠 전 부모님과 함께 본 공상과학 영화의 내용 때문에 고민에 빠졌습니다.

유민이가 본 공상과학 영화의 내용은 다름 아니라 거대한 UFO를 타고 온 외계인이 우리 지구인들을 공격하고 그에 맞선 용감한 사람들이 외계인과의 싸움에 창의적인 방법을 사용하여 승리를 거두는 것인데, 유민이의 궁금증을 자극한 내용은 바로 외계인이 타고 다니는 UFO가 날개도 없이 아주 빠른 속도로 날거나 제 자리에 멈추는 등 유민이가 학교에서 배웠던 비행기의 특징과는 너무 다르다는 것입니다.

그리고 얼마 전 TV에서 중계해준 올림픽 종목 중에는 외계인의 UFO와 똑같이 생긴 ‘원반’이라는 것을 멀리 던지는 경기도 보게 되었습니다.

그래서 유민이는 날개가 없는 물체가 하늘을 나는 과학적 원리와 원반던지기에 대해 자세히 알아보기로 하였습니다.

(8)

(9)

- 5 -

<학생용 활동지>

01. 날개없이 날 수 있을까?

외계인이 나오는 공상과학 영화를 보면 흔히 UFO라고 부르는 날개도 없는 접시모양의 날 탈 것이 하늘 을 빠르게 날아다니는 것을 본 적 이 있나요? 비행접시는 어떻게 날 개도 없이 날아다니는 걸까요?

비행의 원리

비행기가 하늘을 날아다닐 수 있는 것은 날개에 발생하는 양력 때문인데요.

날개가 바람을 가르며 지나가게 되면 공 기는 날개의 앞에서 뒤로 같이 움직여야 하는데, 이때 아래쪽 공기는 날개 앞에 서 뒤에까지 거리가 짧아서 천천히 가도 되지만, 위쪽 공기는 날개의 단면이 더

길기 때문에 빠르게 움직여야 하죠. 따라서 날개의 아래쪽을 흐르는 공기 가 위쪽 공기보다 가벼워져서 양력이라는 힘이 생기는 거에요.

비행접시를 보면 전체의 모습이 비행기의 날개처럼 아래쪽은 평평하고 위쪽은 활처럼 휘어져 있는 것을 알 수 있는데 바로 양력을 얻기 위한 것 임을 알 수 있어요.

가장 오래된 올림픽 종목 - 원반던지기

혹시 이렇게 생긴 물체를 본 적이 있나요? 마 치 비행접시처럼 생겼죠? 이것은 바로 고대 올 림픽에서부터 사용되어 온 원반던지기 종목의 원반이라는 것이에요. 사진으로 보기에도 상당 히 크고 무거워 보이지 않나요? 원반의 크기는 약 22cm로 남자 중학생이 던지는 원반의 무게

(10)

예 시 ^{설 명} ^{예 상} 가장 일반적인 던지기 방

법으로 공과 원반을 던져 보세요.

창 던지기 방식으로 창과 원반을 던져 보세요.

원반던지기 선수처럼 원 반을 던져 보세요.

는

1kg, 어른이 던지는 무게는 무려 2kg이나 된다는군요. 우리 친구들이 학교에서 매일 마시는 우유 1개의 무게가 평균 203.6g 정도인데, 몇 개를 동시에 손에 들어야 약 2kg이 될까요?

식 : ________________________________ 답 : ___________ 개

원반과, 다른 던질 수 있는 도구들을 멀리, 높이 던지기 위해서는 어떤 방법으로 던지는 것이 좋을지 생각해 보고 그 까닭도 써 보세요.

어떤 물체를 어떻게 던지는 것이 더 멀리, 더 높게 날아갔는지 정리해 보세요.

원반이 더 멀리 날아가려면 하려면 어떤 모양으로 만들면 좋을지 그려보 세요.

(11)

- 7 -

02. 비행접시를 하늘에 띄워볼까?

헬리콥터처럼 날개가 없는 물체 도 하늘을 날 수 있을까요?

왼쪽의 사진을 보니 마치 비행 접시처럼 생긴 날개가 없는 물체 가 공중에 떠 있는 게 보이네요.

헬리콥터와 같은 물체는 어떻게 하늘에 떠 있는 걸까요?

비행기가 하늘에 뜨는 힘, 양력을 이해해 봅시다.

실험 양력의 원리를 실험으로 확인해보아요.

첫 번째 사진을 보면 두 개의 물건이 등장하는데요. 오른쪽 물건이 선풍기라는 것은 잘 알겠는데 왼쪽의 물건은 무엇일까요? 두 번째 사진 을 보니 원통 사이는 완전히 비어있는 것으로 보이는데 말이죠. 선풍기 라고요? 그래요. 맞았어요. 영국의 가전제품 회사인 Dyson사에서 만든 날개없는 선풍기랍니다. 날개가 없는데 어떻게 바람이 나오냐고요? 그 건 바로 네덜란드 출신의 수학자인 다니엘 베르누이라는 사람이 정리 한 ‘베르누이의 원리’ 덕분인데, 이 원리로 발생된 양력이 바로 비행 기가 공중에 뜨는 이유이기도 하지요. 다시 말하면 이 선풍기에 사용된 원리와 비행기가 하늘을 나는 원리가 같다는 거에요.

간단한 실험을 통해 확인해 볼까요?

(12)

☼ 실험 목표

: 간단한 실험을 통해 베르누이의 원리에 대해 이해하고 이로 인해 발생 된 양력이 실제 작용하는 것을 체험한다.

☼ 실험 방법

1. 베르누이의 원리 이해하기 – 두 개의 풍선은 어떻게 될까요?

1) 2개의 풍선을 사과만한 크기로 불어 15cm정도의 실로 맨다.

2) 2개의 풍선을 긴 막대 끝에 약 8cm 정도의 거리를 두어 매단다.

3) 위에서 만들어진 실험 장치를 얼굴 앞 10cm정도 거리에서 입김을 분다.

예상 결과

2. 물체가 뜨는 힘, 양력 이해하기 – 종이는 어떻게 될까요?

1) A4 용지를 한 장 준비한다.

2) 준비된 A4 용지를 윗 입술에 대고 불어 본다.

3) 이번에는 A4 용지를 아랫 입술에 대고 불어 본다.

예상 결과

양력을 이용해서 플라잉 디스크를 날려봅시다.

잔디밭이나 해변에서 이렇게 생긴 놀이기구를 가지 고 노는 사람들을 본 적이 있나요? 이 녀석은 바로 플라잉 디스크라고 하는 스포츠 용품이에요. 마치 외계인이 타고 다니는 비행접시처럼 생겼죠? 위에서

(13)

- 9 -

03. 내가 만든 비행접시가 하늘을 날까?

왼쪽 사진의 물건을 보면 지난 시 간 힘껏 날렸던 플라잉 디스크가 생 각나지 않나요? 차이가 있다면 가운 데 부분이 뚫려 있고 여러 색으로 이루어져서 훨씬 아름답죠.

플라잉 디스크 만들기

플라잉 디스크는 만드는 재료와 모양의 차이로 인해 더 멀리 날아가 거나 더 정확히 날아갈 수 있어요. 그래서 자신에게 맞는 플라잉 디스 크를 선택하면 더욱 즐거운 활동을 할 수 있어요. 그런데 아무래도 이 미 만들어진 제품을 사용하게 되면 내게 딱 맞는 플라잉 디스크를 만 나기 어렵겠죠? 그래서 직접 자신만의 플라잉 디스크를 만들어 볼 거예 요.

☼ 재료 소개

: 0.5mm EVA 폼 1장, 가위, 컷터, 각도기, 30cm 자, 순각접착제, 사포 ☼ 제작 방법

(1) 5mm 두께의 EVA폼 절반을 잘라 놓는다.

(2) 한 개의 폼에 컴퍼스를 이용하여 반지름이 11cm, 반지름이 7cm 원 두 개를 그린다.

(3) 각도기와 자를 이용하여 폭 5mm

프로펠라 지지대를 연필로 그리고 모서리는 라운드(곡면) 처리한다.

(4) 커터칼을 이용하여 디스크 주판을 오려낸다.

(5) 디스크 보조판은 또 다른 폼에 컴퍼스를 이용하여 반지름이 11cm, 반지름이 9cm 원 두 개를 그리고 칼로 오려낸다.

(14)

(6) 디스크 주판과 보조판을 순간접착제를 이용하여 위아래로 붙인다.

적당량을 발라 손에 순간접착제가 묻지 않도록 주의한다.

(7) 붙일 디스크의 가장자리가 일치하는지 확인한 다음 붙인다.

나만의 플라잉 디스크에 양력 추가하기

혹시 우리 친구들은 이렇게 생긴 비행기를 본 적 이 있나요? 이렇게 작아도 꽤 잘 날아다닌답니 다. 무게는 10g 정도 밖에 나가지 않는 다네요.

자 그럼 지금부터 우리 주변에 있는 물건 중에 10g 정도의 무게가 나가는 물건을 찾아봅시다.

내가 찾은 물건의 이름을 아래에 적어 주세요.

위의 비행기를 보면 초록색 부품이 보이죠. 그 부품의 이름은 콘덴서라는 전자제품이랍니다. 콘 덴서는 주로 전기 회로 등에서 작은 전기를 모아 두었다가 쓸 수 있도록 하는 작은 부품이에요.

저장할 수 있는 전기가 그리 크지 않지만, 위의 비행기가 하늘을 날 수 있는 비밀은 작은 전기로 도 빠르게 프로펠러 날개를 돌리는 모터에 있답니다.

자신이 만든 플라잉 디스크를 더 멀리, 더 오래 날리기 위해 사진에 나 오는 콘덴서 모터와 프로펠러를 사용한다면 어느 부분에 어떤 방식으로 사 용할지 설명해 주세요.

(15)

<학생용>

셔틀콕을 빠르게!

초등학교 5-6 학년용

(16)

(17)

- 13 -

01. 왜 셔틀콕은 공과 다르게 비행할까?

배드민턴의 역사와 셔틀콕 이야기를 읽어보세요.

배드민턴은 인도의 푸나(poona)라는 게임에서 시작되었어요.

그 당시의 푸나 게임은 코르크로 만들 볼에 새의 깃털을 손바닥 이나 빨래 방망이로 쳐서 넘기는 방식으로 게임을 진행하곤 하 였어요. 깃털을 사용한 셔틀콕은 오른쪽의 사진과 같이 정교화 된 모습으로 발전하였지요.

오늘날의 셔틀콕은 코르크와 16개의 깃털 로 이루어져 있고 무게는 약 5g 정도예요.

셔틀콕에 쓰이는 깃털은 오리와 거위 털을 주로 이용하는 데, 셔틀콕 한 개를 만들려면 오리 또는 거위가 3~4마리가 필요하다 고 해요.

일반적으로 셔틀콕의 순간 최고 시속은 260km가 넘으며, 강 한 스매시를 구사하는 선수는 시속 330km을 넘기기도 한데요.

그런데 선수가 멀리 친 셔틀콕은 공기의 저항을 많이 받게 되면 급격하게 속도가 줄어들어 수직으로 떨어지게 되요. 이와 같은 셔틀콕의 변화가 배드민턴 경기의 묘미를 더하며 소비성이 많은 깃털 셔틀콕을 현재까지도 사용하는 이유라고 해요.

자유낙하 실험을 해 봅시다.

실 험 셔틀콕과 탁구공, 야구공의 자유낙하 실험을 해 보아요.

셔틀콕 탁구공 야구공

내가 예상한 순서 실제 떨어진 순서 실험을 통해 내가 새로 알게

된 사실은?

(18)

관 찰 스피드민턴에서 사용되는 스피더와 비교하여 셔틀콕의 특징을 적어보세요.

그리기 내가 던져 본 셔틀콕의 비행 궤적을 그림으로 그려보세요.

깃털의 특징:

헤드의 특징:

전체적 형태와 무게:

(19)

- 15 -

02. 나만의 셔틀콕 만들기

나만의 셔틀콕을 구상해 봅시다.

디자인 내가 만들고 싶은 셔틀콕을 구상하여 특징을 적어보고 그림으로도 그려보아요.

내가 만들고자 하는 셔틀콕

나만의 셔틀콕을 만들어 봅시다.

만들기 나만의 셔틀콕을 만들어보아요.

실제 선수들이 사용하는 셔틀콕은 거위 2마리 이상이 필요하다고 합니다. 셔틀콕 의 깃털이 모두 한 방향으로 일정하게 겹쳐진 것을 보면 거위의 한 쪽 깃털만을 사 용한다고 합니다. 그것도 살아있는 거위의 깃털만을 사용한다고 하니 많은 거위들 의 셔틀콕 한 개를 만드는 것이 쉽지 않다는 것을 알 수 있습니다.

이 번 활동은 우리 주변에서 쉽게 구할 수 있는 재료를 사용하여 간이 셔틀콕을 만들어보는 것입니다. 다음 준비물과 주의사항을 고려하면서 나만의 개성 있는 셔 틀콕을 만들어봅시다.

특징

크기

무게

기타

(20)

(1) 코르크마개, 종이, 이쑤시개, 투명테이프, 접착제, 사포, 사인

펜 등을 준비합니다.

(2) 코르크의 한 쪽 부분을 사포를 이용하여 둥근 모양으로 만들어봅니다.

(3) 두꺼운 종이를 같은 모양으로 오린 뒤 이쑤시개에 붙입니다.

(4) 종이를 붙인 이쑤시개를 일정한 간격으로 코르크에 고정합니다.

(5) 날개 부분의 종이와 코르크 부분에 싸인펜을 이용하여 멋지게 꾸며봅니다.

* 내 맘에 드는 셔틀콕을 만들었나요? 그렇다면 내가 만든 셔틀콕의 이름을 정해봅시다.

적 용 가장 빠르고 멀리 날 수 있는 셔틀콕을 만들기 위 한 조건을 찾아봅시다.

* 나는 200원을 가지고 배드민턴 셔틀콕 재료를 사서 직접 만들고자 합니다. 어떤 재료를 선택했을 때 가장 빠르고 멀리 보낼 수 있는 셔틀콕을 만들 수 있을 것인 지, 셔틀콕과 스피드민턴에서 사용하는 스피더와 비교하면서 선택해 봅시다.

짧은 깃털 16개 : 140원, 긴 깃털 16개: 160원,

셔틀콕 헤드 2g: 20원, 셔틀콕 헤드 3g: : 40원, 셔틀콕 헤드 4g: 60원, 접착제 : 20원

- 내가 선택한 재료:

- 그렇게 선택한 까닭은:

창 안 앞으로 개발될 첨단 셔틀콕을 제안해 봅시다.

(21)

- 17 -

03. 뉴스포츠 체험을 통한 셔틀콕 비행원리 알아보기

셔틀콕의 움직임을 관찰해 봅시다 .

감 상 선수들의 경기 장면을 감상하면서 셔틀콕의 움직임을 관찰해보아요.

배드민턴 선수들의 경기 장면을 감상해 봅시다. 선수들의 라켓을 떠난 셔틀콕이 매우 빠르게 또는 천천히 비행하는지 또는 경기장 끝에서 셔틀콕이 곡선을 그리는 지 수직으로 낙하하는 지 잘 살펴보세요. 지난 시간 배운 셔틀콕의 구조와 연관 지 으면서 관찰해 봅시다.

셔틀콕의 특징을 알아봅시다 .

비 교 셔틀콕을 이용할 수 있는 여러 가지 라켓을 비 교해보아요.

* 여러 가지 라켓을 관찰하고 그 특징을 아래의 빈 칸에 적어봅시다.

라켓

배드민턴 패드민턴 탁구

(22)

셔틀콕의 비행궤적을 알아봅시다 .

게 임 후프 안 셔틀콕 넣기 게임을 해보아요.

(1) 모둠별 순서를 정합니다.

(2) 배드민턴 경기장 가운데서 셔틀콕을 쳐서 먼 곳에서 가까운 곳, 또는 반대의 순 서대로 후프 안에 셔틀콕을 넣어 봅니다.

(3) 멀리 있는 후프와 네트 가까이 있는 후프 안에 셔틀콕을 보내기 위해 고려해야 점은 무엇이 있을지 생각해 봅시다.

소감문 ‘후프 안 셔틀콕 넣기’ 게임을 한 뒤 아래 빈 칸을 채워보아요.

게임에서 ‘나’ 또는

‘우리 모둠’의 성적은? 게임을 통해 느낀 점은?

내가 원하는 후프 안에 셔 틀콕을 보내기 위한 조건 은?

(23)

- 19 -