우주항해를 위해 태양 돛 (Solar Sail) 을 올려라 !(Ⅰ)

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우주항해를 위해 태양 돛

(Solar Sail) 을 올려라 !(Ⅰ)

연세대학교 STEAM 개발 프로그램 시범 적용

오산중학교

(2)

동기 유발

1

학습 목표 제시

2

창의적 설계

3

평가 / 보상

4

(3)

※ 주어진 제시문을 읽고 ‘우주 범선’에 대해 생각하 여 적어보자 .

동기 유발

1

거센 바람을 버틸 배 나 돛이 있다면 텅 빈 우주를 겁 없이 항해할 자가 있을 것입니다 . 거울 돛으로 태양풍을 받아 움직이는 우주범 선을 그려 보냅니다 .

요하네스케플러

갈릴레오갈릴레이 케플러가 혜성을 관찰하며 ,

쓴 편지

(4)

학습 목표 제시

2

1

역사적 일화 속에 우주범선을 디자인하고 , 태양 돛을 만들면서 창의성을 기를 수 있다 .

2

우주범선의 이동 원리를 탐구하면서 마찰력 ,

힘의 상호작용을 이해할 수 있다 .

(5)

해결방안 창의적인 모색

활동 1 : 케플러가 갈릴레이에게 보 내 편지 속의 우주범선 상상하기

활동 2 : 태양 빛에도 밀고 누르는 힘 ( 광압 ) 의 증거는 무엇일까 ? 활동 3 : 우주범선이 움직일 수 있 는 원리는 무엇일까 ?

문제인식

해결방안계획 및 실행

활동 4 : 나만의 창의적인 태양 돛을 제작해보자 !

지식산출 활동 5 : 태양 돛을 단 우주범선 레이스 토너먼트 대회

창의적 설계

3

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( 활동 1 : 문제인식단계 )

케플러가 갈릴레이에게 보낸 편지 속의 우주범선 상상하기

1) 나만의 창의적인 아이디어를 활용하여 우주범선을

상상해보고 그림으로 나타내보자 .

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( 활동 1 : 문제인식단계 )

케플러가 갈릴레이에게 보낸 편지 속의 우주범선 상상하기

2) 위에 자신이 그린 그림에 대한 설명을 써 보고 친

구들에게 발표해보자 .

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 범선에 대한 이해

범선이란 ?

범선은 돛을 단 배 , 돛단배 또는 돛배라고 하며 바람을 이용하여 항해하는 선박을 일컫는다 . 돛이 달린 배를 총 칭하기 때문에 삼각돛을 단 요트 (Yacht) 도 범선이라 할 수 있다 . 돛 (Sail) 은 바람을 받아 배를 앞으로 이끄는 역 할을 하고 , 돛대 (Mast) 는 배에 수직으로 올라가는 나무 막대를 말한다 .

Bring 형 Schooner

Ship 형 형

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( 활동 2 : 아이디어 탐색 단계 1)

태양빛에도 밀고 누르는 힘 ( 광압 ) 이 있다는 증거는 무엇일까 ?

- 태양빛에도 밀고 누르는 힘이 존재함을 보여주는 예 를 찾아 조사해 보자 .

 스마트폰을 사용하여 인터넷에 검색하여 보자 .

1) 광압에 대한 증거를 조사하여 발표해 보기

증거 증거 선정 이유

1 2

혜성의 꼬리 혜성의 꼬리가 태양의 반 대편으로 날리기 때문

톰슨의 음극선

실험 바람개비에 음극선 입자가

부딪히면서 움직이기 때문

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 혜성의 꼬리

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 혜성 (Dirty snowball) 의 꼬리

 혜성

- 더러운 얼음덩어리 ( 먼지와 얼음 )

 혜성의 꼬리

- 혜성은 태양열을 받아 얼음이 기화하면서 부풀고 태양에 더 가까 이에 오면 혜성의 입자들이 태양에 서 날아오는 입자 ( 광압 ) 때문에 태양의 반대 방향으로 꼬리가 생긴 다 .- 꼬리의 길이는 대개 10⁷km 정도인데 , 태양에 가까워지면 길 어지고 , 멀어지면 없어진다 .

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 톰슨의 음극선 실험

 음극선

- 음극에서 방출된 전자들의 흐름

 바람개비가 돌아 간다 . - 전자는 질량이 갖고 있다 .

http://blog.naver.com/pposhiashi/110166720688

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우주범선이 움직일 수 있는 원리는 무엇일까 ?

1) 마찰력

공이 굴러가다 멈춤

물체를 끌려면 힘이 듬

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우주범선이 움직일 수 있는 원리는 무엇일까 ?

2) 마찰력

① 뜻 : 물체의 운동을 방해하는 힘

② 방향 : 물체의 운동 방향과 반대 방향으로 작용

마찰력의 방향

힘의 방향

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갈릴레이의 사고실험

① 사고실험의 가정 : 빗면의 마찰은 없다 .

② 사고실험의 과정

 A 점에서 출발한 공은 처음과 같은 (B, C, D, E) 까지 올라갈 것이다 .

 F 와 같이 마주보는 빗면이 지면과 나란하다면 공은 같은 높이에 이르기 위해 등속직선 운동을 하며 계속해 서 굴러갈 것이다 .

마찰이 없다면 일단 움직인 물체는 아무런 힘을 받지 않아도 계속 등속 직선 운동을 한 다 .

결 론

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우주범선이 움직일 수 있는 원리는 무엇일까 ?

2) 힘의 상호작용

F 작 용

반작용 -F

[ 나로호의 발사 모습 ] 지면으로 분출되는 가스의 반작용으로 하늘 로 치솟고 있다

-F 반작용

F 작용

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바람이 불 때

공기가 배를 F 밀면

작용

-F

반작용 진행방향

배도 공기를

민다 .

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우주항해를 위해 태양 돛 (Solar Sail) 을 올려라 !(Ⅰ)