우주항해를 위해 태양 돛 (Solar Sail)을 올려라!(Ⅰ)

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1 우주항해를 위해 태양 돛 (Solar Sail)을 올려라!(Ⅰ)
연세대학교 STEAM 개발 프로그램 시범 적용 우주항해를 위해 태양 돛 (Solar Sail)을 올려라!(Ⅰ) 오산중학교

2 1 동기 유발 2 학습 목표 제시 3 창의적 설계 4 평가/ 보상

3 동기 유발 ※ 주어진 제시문을 읽고 ‘우주 범선’에 대해 생각하여 적어보자.
1 ※ 주어진 제시문을 읽고 ‘우주 범선’에 대해 생각하여 적어보자. 거센 바람을 버틸 배나 돛이 있다면 텅 빈 우주를 겁 없이 항해할 자가 있을 것입니다. 거울 돛으로 태양풍을 받아 움직이는 우주범선을 그려 보냅니다. 케플러가 혜성을 관찰하며, 쓴 편지 갈릴레오 갈릴레이 요하네스 케플러

4 역사적 일화 속에 우주범선을 디자인하고, 태양 돛을 만들면서 창의성을 기를 수 있다.
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 창의적 설계 활동5 : 태양 돛을 단 우주범선 레이스 토너먼트 대회
3 활동1 : 케플러가 갈릴레이에게 보내 편지 속의 우주범선 상상하기 활동2 : 태양 빛에도 밀고 누르는 힘 (광압)의 증거는 무엇일까? 활동3 : 우주범선이 움직일 수 있는 원리는 무엇일까? 문제인식 창의적인 해결방안 모색 해결방안 계획 및 실행 활동4 : 나만의 창의적인 태양 돛을 제작해보자! 지식산출 활동5 : 태양 돛을 단 우주범선 레이스 토너먼트 대회

6 (활동 1 : 문제인식단계) 케플러가 갈릴레이에게 보낸 편지 속의 우주범선 상상하기
1) 나만의 창의적인 아이디어를 활용하여 우주범선을 상상해보고 그림으로 나타내보자.

7 (활동 1 : 문제인식단계) 케플러가 갈릴레이에게 보낸 편지 속의 우주범선 상상하기
2) 위에 자신이 그린 그림에 대한 설명을 써 보고 친구들에게 발표해보자.

8 범선에 대한 이해 범선이란? 범선은 돛을 단 배, 돛단배 또는 돛배라고 하며 바람을 이용하여 항해하는 선박을 일컫는다. 돛이 달린 배를 총칭하기 때문에 삼각돛을 단 요트(Yacht)도 범선이라 할 수 있다. 돛(Sail)은 바람을 받아 배를 앞으로 이끄는 역할을 하고, 돛대(Mast)는 배에 수직으로 올라가는 나무막대를 말한다. Ship 형 Schooner 형 Bring 형

9 (활동 2 : 아이디어 탐색 단계1) 태양빛에도 밀고 누르는 힘(광압)이 있다는 증거는 무엇일까?
- 태양빛에도 밀고 누르는 힘이 존재함을 보여주는 예를 찾아 조사해 보자. 스마트폰을 사용하여 인터넷에 검색하여 보자. 1) 광압에 대한 증거를 조사하여 발표해 보기 증거 증거 선정 이유 1 2 혜성의 꼬리가 태양의 반대편으로 날리기 때문 혜성의 꼬리 톰슨의 음극선 실험 바람개비에 음극선 입자가 부딪히면서 움직이기 때문

10 혜성의 꼬리

11 혜성(Dirty snowball)의 꼬리
더러운 얼음덩어리 (먼지와 얼음) 혜성의 꼬리 혜성은 태양열을 받아 얼음이 기화하면서 부풀고 태양에 더 가까이에 오면 혜성의 입자들이 태양에서 날아오는 입자(광압) 때문에 태양의 반대 방향으로 꼬리가 생긴다. 꼬리의 길이는 대개 107km 정도인데, 태양에 가까워지면 길어지고, 멀어지면 없어진다.

12 톰슨의 음극선 실험 음극선 음극에서 방출된 전자들의 흐름 바람개비가 돌아간다. 전자는 질량이 갖고 있다.

13 (활동 3 : 아이디어 탐색 단계2) 우주범선이 움직일 수 있는 원리는 무엇일까?
1) 마찰력 공이 굴러가다 멈춤 물체를 끌려면 힘이 듬

14 (활동 3 : 아이디어 탐색 단계2) 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

15 결 론 갈릴레이의 사고실험 ① 사고실험의 가정 : 빗면의 마찰은 없다.
 마찰이 없다면 일단 움직인 물체는 아무런 힘을 받지 않아도 계속 등속 직선 운동을 한다. 결 론 ② 사고실험의 과정  A점에서 출발한 공은 처음과 같은(B, C, D, E)까지 올라갈 것이다.  F와 같이 마주보는 빗면이 지면과 나란하다면 공은 같은 높이에 이르기 위해 등속직선 운동을 하며 계속해서 굴러갈 것이다. ① 사고실험의 가정 : 빗면의 마찰은 없다.

16 (활동 3 : 아이디어 탐색 단계2) 우주범선이 움직일 수 있는 원리는 무엇일까?
2) 힘의 상호작용 [나로호의 발사 모습] 지면으로 분출되는 가스의 반작용으로 하늘로 치솟고 있다 -F 반작용 반작용 -F F 작용 F 작용

17 바람이 불 때 작용 F 공기가 배를 밀면 -F 배도 공기를 민다. 진행방향 반작용

18 3) 아래 범선이 우주에서 앞으로 나간다고 가정할 때, 돛에 작용하는 광압, 마찰력 등을 표시해보고, 우주범선이 움직이는 원리를 설명해보자.
우주는 무중력 무저항 상태로 마찰력이 존재하지 않으므로 광압에 의한 힘을 받으면 우주범선은 계속 앞으로(진행방향으로) 움직인다. 광자 작용-부딪힘 진행방향 반작용-튕겨나감

19 (활동 4 : 해결방안 계획 및 실행 단계) 나만의 창의적인 태양 돛을 제작해보자.

20 Thank you