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제가 고등학교 2학년 학생들 대상으로 역학적에너지 보존에 대한 수행평가시 실시하는 실험을 소개해 드리겠습니다.

준비물 : 아크릴관(길이 1m, 외경40mm), 속력측정기(BeespiV), 클램프, 클램프홀더, 스탠드, 쇠구슬(직경20mm정도), 투명 스티커자(30cm), 전자계산기

아크릴관은 1m정도로 주문했는데, 사용해보니 110cm가 적당할 것 같습니다. 외경이 40mm가 되어야 속력측정기하고 규격이 맞습니다. 속력측정기를 관에 붙이면 잘 고정됩니다.

아래와 같이 투명 스티커자를 같이 주문해서 아크릴관에 미리 붙여 놓습니다. 따로 자를 설치하지 않아도 바로 길이 측정할 수 있어서 굉장히 편합니다. (구입처 : 참사이언스)

LG Electronics | LG-F600S | Not defined | Center-weighted average | 1/40sec | F/1.8 | 0.00 EV | 4.4mm | ISO-100 | Off Compulsory | 2018:05:25 15:33:20

조별로 바구니에 담아 놓습니다.
속력측정기 설명서를 미리 코팅해서 여러 반에서 실험해도 지장없도록 해 놓고, 속력측정기에 대한 설명은 학생들에게 하지 않고, 읽고 파악하라고 합니다.

속력측정기 설명서가 필요하신 분은 아래 파일을 다운받으셔서 활용하시면 됩니다.

LG Electronics | LG-F600S | Not defined | Center-weighted average | 1/40sec | F/1.8 | 0.00 EV | 4.4mm | ISO-50 | Off Compulsory | 2018:05:25 10:56:32

아래와 같이 견본을 하나 설치해놓고, 주의사항을 알려준다음 학생들에게 실험하게 합니다. 
사진을 잘 보시면 수레에 조별로 준비물이 바구니에 담겨져 있는 것을 보실 수 있습니다.

실제 실험 세팅하는데 5분~10분 정도 소요되며, 실험은 5분 이내로 끝납니다. 쇠구슬 여러번 자유낙하시키면 끝나거든요. 

나머지 시간에 전자계산기로 운동에너지 및 퍼텐셜에너지 구하고, 역학적 에너지 보존에 대해 생각해야 합니다. 실제 교과서 펴 놓고 보고서 쓰게 하는데, 완벽하게 쓰는 학생이 없네요. ㅠㅠ

LG Electronics | LG-F600S | Not defined | Center-weighted average | 1/40sec | F/1.8 | 0.00 EV | 4.4mm | ISO-50 | Off Compulsory | 2018:05:25 09:35:52

실험오차가 거의 없으며, 역학적에너지 보존, 등가속도운동, 가속도 구하기 등에 응용해서 실험에 응용하실 수 있습니다.


      물리/역학  |  2018.05.25 19:35




베르누이 법칙에 대한 교과서의 유도를 보면 좀 이상하게 보일 수 있습니다. 

설명이 틀린 것은 아닌데, 앞에서 배웠던 내용을 확장시키면 나을 것 같아서 정리해봅니다.


역학편에서 일-운동에너지 정리에 대해 배운 적이 있을 겁니다.

알짜힘이 한 일=운동에너지의 변화량


물체에 작용하는 알짜힘은 어떤 것이 있을까요? 


유체의 바깥에서 작용하는 힘 (위치 1에서 압력에 의한)과 (위치 2에서 압력에 의한)가 있으며, 

중력이 있습니다. (알짜힘은 외력의 합입니다. 내력하고는 아무 관계가 없습니다. ) 

중력이 한 일은 음(-)의 일이 됩니다.(중력은 아래방향인데, 변위는 윗 방향이기 때문입니다.) 

또한 힘 에 의한 일은 정(+)의 일이 되고 힘 가 한 일은 음(-)의 일이 됩니다. 

따라서 유체에 작용하는 알짜힘이 한 일은 다음과 같이 정의됩니다.

이므로





      물리/유체역학  |  2017.11.14 09:36




여러분은 얼마나 높이 뛰어오를 수 있을까?

높이를 계산해 보아라. 

다리가 길면 더 높이 뛰어오를 수 있을까? 

팔의 초기 각도나 흔드는 방향을 조절하면 뛰어오르는 높이를 증가시킬 수 있을까? 

얼마나 멀리 뛸 수 있을까? 

일부 선수들은 공중으로 나는 동안 자전거 타는 것처럼 다리를 구른다. 

이것이 도움이 될까? 

땅위에서 뛰어오를 때 몇 도로 뛰어오르는 것이 가장 좋을까? 

45도로 뛸 때 가장 멀리 갈까?

장대 높이뛰기 선수와 멀리뛰기 선수는 뛰는 선까지 빨리 뛰어 가는데, 높이 뛰기 선수는 뛰는 선에 천천히 가는 이유는?

이 세 종류의 운동 선수들이 모두 뛰어오르기 전에 최대 속력을 얻어야 하지 않을까?

해변의 모래밭에서 뛸 때 산에서 뛰는 만큼 높이 또는 멀리 갈 수 있을까? 

뛰어오르는 곳의 해발고도가 영향을 주면 고도에 따른 기록을 비교하는 데 주의할 필요가 있을 것이다.


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      물리/역학  |  2016.12.01 15:51



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