마찰력과 관성으로 움직이는 보트경주

 

 

 

 

 

목  적 : 보트경주를 통해 정지관성과 마찰력의 이해를 높인다.

 

준비물 : 포맥스 두께 5mm, 45×12cm, 35×10cm각각 1장, 나무막대(1×0.5×60cm), 고무밴드 8개, 마트지 1장, 접착제.

 

방  법 :

①  그림의 설계도대로 포맥스판 위에 나무 막대를 붙여서 밑판을 만들고, 마트지를 폭 4mm정도 되게 잘라서 선 간격이 14mm정도 되게 붙여 트랙을 만들고, 나무 조각을 붙여서 윗판을 만든다.

②  나무막대를 이용하여 길이 2cm정도의 보트를 몇 개 만들고 장식을 한다. 보트 바닥에 적당한 재질을 붙여 접촉면의 상태를 다르게 하여 마찰력의 크기를 다르게 해 보자.

③  양쪽 네 귀퉁이에 고무밴드 두개를 겹쳐서 걸어둔다.

④  보트를 출발선에 놓고 손잡이를 “당겼다 놓았다” 해본다. 보트가 앞으로 전진하는가? 정지관성과 마찰력의 원리를 잘 생각해 보고 빨리 진행하려면 어떻게 하면 좋을지 궁리해 본다.

 

결  과 : 보트가 앞으로 전진한다.

 

원  리 : 손잡이를 갑자기 당기면 보트는 정지관성 때문에 그 자리에 정지해 있고, 윗판이 당기는 쪽으로 움직이므로 윗판에 대해서는 보트가 앞으로 전진한 셈이 된다. 손잡이를 놓으면 손잡이 반대쪽에 있는 고무밴드가 윗판을 앞으로 당기므로 윗판이 앞으로 움직이게 되고, 이때 보트는 마찰력 때문에 윗판 위에 정지해 있게 된다. 그런데 윗판 위에 놓여있는 배는 정지해 있어도, 윗판이 전진하기 때문에 배도 결국 앞으로 전진하게 된다. 이런 과정을 되풀이하여 배는 계속 앞으로 전진하게 된다. 당길때는 순간적으로 당기고, 놓을 때는 슬며시 놓으면 더 잘 가게된다.