나만의 거중기 만들기 2011.10.21 분야 학교/학년 성명 학생 과학 세곡초/5 윤 주 찬 지도교사 김 은 정 선생님
연구 주제선정 배경 영재 학급에서 작은 거중기를 만드는 실험을 했었다. 그런데 내가 만든 작은 거중기 말고도 좀 더 큰 거중기를 만들고 싶었다. 또한 거중기를 만들어 보면서 거중기와 화성의 역사에 대해 좀 더 알게 될 수 있었으면 좋겠다고 생각했기 때문에 연구 주제를 ‘나만의 거중기 만들기’로 선정했다.
거중기란? 거중기 : 거중기는 다산 정약용선생님이 고안한 기계로 1792년 수원 화성을 쌓는데 이용되었다. 도르래의 원리를 이용하여 작은 힘으로 무거운 물건을 들어 올리는 장치이다. 정약용은 정조가 중국에서 들여온 <기기도설>이란 책을 참고하여 거중기를 개발하였다. 네이버 백과사전-과학-기술과학-기계공학-정밀기계 <거중기> 거중기의 원리 : 위에 네 개 아래에 네 개의 도르래를 연결하고 아래 도르래 밑으로 물체를 달아매고, 뒤 도르래의 양쪽으로 잡아당길 수 있는 끈을 연결하여 이 끈을 물레에 감아 물레를 돌림에 따라 도르래에 연결된 끈을 통해 물체가 위로 들려 올라가도록 했다.
화성(창룡문)
도르래란? 도르래 : 바퀴에 끈이나 체인 등을 걸어 힘의 방향을 바꾸거나 힘의 크기를 줄이는 장치로, 지렛대, 쐐기 등과 함께 힘의 전달기구로 쓰인다. 네이버 백과사전 - 과학 - 순수과학 - 물리학 - 역학 - 역학일반 <도르래>
도르래의 종류 1. 고정도르래 : 회전축을 고정시킨 도르래이며 고정활차라고도 부른다. 2. 움직도르래 : 회전축이 고정되지 않고 이동하는 도르래이며 유동활차라고 도 부른다. 3. 복합도르래 : 고정도르래와 움직도르래를 적당히 조합하면 힘이 걸리는 방향을 바꿈과 동시에 힘의 효과를 확대할 수 있다. 이와 같 이 고정도르래와 움직도르래를 조합한 도르래를 복합도르래 또는 조합도르래라고 한다. 이 경우 힘 효과의 확대율은 움 직도르래의 수에 비례한다. 4. 차동 도르래 : 지름이 다소 다른 고정도르래 두 개를 같은 축 위에 놓고 줄을 고정도르래 하나 위에서 움직도르래에 걸고 다시 그 것을 다른 고정도르래 하나에 건 것을 차동 도르래라고 한 다. 네이버 백과사전 - 과학 - 순수과학 - 물리학 - 역학 - 역학일반 <도르래>
참고자료 공구사용 방법 1. 사포: 너무 세게 갈지 않고 적당한 힘으로 물체(각목) 를 간다. 2. 드릴: 너무 세게 누르면 나무는 갈라 지기 때문에 적당한 세기로 못을 누르며 박는다. 3. 글루건: 홈을 메울 때 사용 (뜨거우니 화상주의)
준비물 준비 1. 각목 - 98cm(8), 50cm(3), 28cm(2) 2. 사포 3. 도르래 – 움직도르래(4) 5. 옷걸이 (3) 6. 글루건 7. 못 (22) 8. 톱
설계단계 1. 재료를 준비한다. 2. 본체를 만든다. 3. 뒤집어서 도르래를 박는다. 4. 옆에 줄을 당기는 각목4개를 박는다. 5. 돌릴 수 있는 철사를 박는다.
가설 설정(예상) 가설1. 내가 느끼는 물체의 무게가 도르래를 이용 하면 무게의 무게가 줄어든다. 가설2.무게가 변함이 없을 것이다.
실험 모습
실제 거중기와 나의 거중기의 차이점 실제 거중기에 도르래가 8개 달려 있는 것에 비해 나의 거중기는 4개가 달려 있다. 실제 거중기에 도르래가 8개 달려 있는 것에 비해 나의 거중기는 4개가 달려 있다. 실제 거중기에는 돌리는 회전판이 달려있는데, 나의 거중기에는 달려있지 않다.
참고문헌 및 관련 사이트 네이버 백과사전-과학-기술과학-기계공학-정밀기계 <거중기> (http://100.naver.com/100.nhn?docid=7697) 네이버 백과사전 - 과학 - 순수과학 - 물리학 - 역학 - 역학일반 <도르래> (http://100.naver.com/100.nhn?docid=47764)