물이 나오는 호스는 왜 꿈틀거릴까에 대한 탐구지도(2004 전국과학전람회)

소개글

물이 나오는 호스는 왜 꿈틀거릴까에 대한 탐구지도(2004 전국과학전람회)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

<제 목 차 례>
Ⅰ.탐구동기 1

Ⅱ.탐구내용 1

Ⅲ.탐구방법 및 결과 2
1. 호스 운동이 일어나는 현장과 호스의 구조 및 종류는 어떠한가? 2
2. 어떠할 때 호스 운동이 잘 일어날까? 3
가. 호스의 재질이 달라지면? 3
나. 호스의 길이가 달라지면? 4
다. 호스에 흐르는 수압(유량)이 달라지면? 4
라. 출구 직경에 따라 물의 분출 속력이 달라지면? 7
마. 물의 온도가 달라지면? 8
3. 호스의 출구 모양에 따라 호스 운동은 어떻게 다를까? 9
가. 물속에서는 호스 출구 모양에 따라 운동 모습이 어떠한가? 9
나. 물 밖에서 호스를 매달면 호스 출구 모양이 어떠할 때 움직일까? 10
4. 어떤 과학적 원리로 호스 운동이 일어나는가? 11
가. 호스에 철사를 감는 방법에 따라 호스 운동은 어떻게 될까? 11
나. 호스에 비닐 테이프를 감는 방법에 따라 호스 운동은 어떻게 될까? 12
5. 물이 나오는 호스는 어떠한 경로의 모양으로 꿈틀거릴까? 13
가. 호스의 전체 운동 모양은 S형을 왜 자꾸 반복할까? 13
나. 호스의 각 위치가 다른 점들은 어떤 운동을 할까? 15
다. 호스의 1회전의 왕복 운동 모습을 시각별로 분석해 보면 어떠할까? 17

Ⅳ. 종합결론 19

Ⅴ. 더 조사해보고 싶은 문제 19

참 고 문 헌 20

본문내용

휘어지고 다시 휘어진 곳의 안쪽 벽을 물이 밀면 더욱 휘어져서 출구 부분의 방향이 바뀌면서 다시 작용과 반작용이 발생되어 결국 호스는 S 형을 만든다
나. 호스의 각 위치가 다른 점들은 어떤 운동을 할까에 대한 탐구 지도
1) 실험 방법 지도
가) 실험 [5-가]에서 얻은 18장면의 사진을 인쇄하여 첫 번째 사진을 밑에 둔다.
나) 2장의 사진을 완전히 포개어 그림을 맞춘 후 집게로 집어 고정을 시킨다.
다) 두번째 사진부터 첫 번째 사진위에 올려 놓고 10cm마다의 점 A, B, C, D, E, F, G 7개의 점들을 송곳으로 점을 찍는다.
라) 밑에 둔 첫 번째 사진 종이에 송곳 구멍 자국이 남는다.
마) 각 송곳 구멍 자국의 점들을 연결하여 그린다.
바) 다시 셋째장 사진도 위와 같이 하여 그리고 18장을 모두 점을 찍어 그린다.
2) 실험 결과 지도
움직인 위치를 추적하면 [그림10]과 같은 7개의 ∞형의 그림이 나타났다.
[그림14] 호스 7개의 점 운동 추적 ∞형 모습
[표11] 호스의 끝 점 움직임 경로 추적도
방향
우측 방향
움직임
좌측 방향
움직임
좌우 움직임
합성
좌 방향으로 움직이는 모습
경로
3) 알게 된 점 지도
가) 호스의 끝점인 A점이 가장 큰 ∞형 운동을 하였고 차츰 작은 ∞형 운동 을 한다. 한편 우측타원이 좌측보다 약간 더 크다
나) 1칸의 점과 점사이는 30/100초동안 움직인 거리인데 점 G, 점F는 거의 제자 리에 있다.
라) 출발선에서 멀어질 때는 바깥쪽으로, 출발선으로 되돌아 올 때는 항상 안쪽 방향으로 움직인다.
마) 호스 끝의 움직임은 반원을 그리지 못하며 출발선에서 멀어지는 경로와 되돌 아 오는 경로가 다르다.
다. 호스의 1회전의 왕복 운동 모습을 시각별로 분석해 보면 어떠할까에 대한 탐구 지도?
1) 실험 방법 지도
가) [실험 5-가]에서 얻은 18장면의 사진을 첫 장 사진 위에 투명한 TP지를 올려 놓고 호스의 움직임을 점과 함께 그린다. 1장의 TP지에 두 번째 사진도 그리고 계속 같은 방법으로 18장의 사진을 그린다.
나) 기준점을 맞추어 상하 좌우가 꼭 포개지도록 맞춘 후 집게로 집어 고정 시킨 후에 그린다.
2) 실험 결과 지도
가) 좌에서 우로 갈 때와 우에서 좌로 올 때의 [그림6]과 같은 2장의 TP지에 연 속된 호스의 움직임이 30/100초 마다 한눈에 볼 수 있다.
나) 2장의 TP지를 겹치면 1회전의 왕복 운동 모습을 한눈에 파악할 수 있다.
[그림 15] 시각별 호스 운동 추적도(30/100초 간격)
[표12] 호스 전체의 흔들림 추적표
3) 알게 된 점 지도
가) 호스 운동은 우 방향으로 갈 때 3초00 걸리고, 좌 방향으로 올 때는 2초10 걸 려서 1회전 왕복 회전 운동에 5초10 시간이 걸렸다.
나) 우 방향으로 갈 때 걸린 시간이 00초 90이 더 걸려서 그려진 타원의 크기도 좌 방향으로 올 때 보다 크다.
다) 호스의 끝인 A점이 그려진 타원이 크므로 점E, 점F 보다 훨씬 빠르게 움직인 것을 알 수 있다.
구분
처음
뒤로 밀려남
출발선에서 멀어짐
되돌아올 때
경로
구분
우측으로 갈 때
좌측으로 올 때
호스전체의 움직임
Ⅳ. 종합결론 지도
1. 우리 생활 주변에서 호스가 수압의 세기에 따라 스스로 꿈틀거리는 운동모습을 관찰하였으며 일반적인 호스의 구조는 유압에 견디도록 외면고무, 보강 층, 중간고무, 내면고무로 되어 있다.
2. 호스 운동이 잘 일어나는 조건은 호스 길이가 늘어날수록 운동 범위는 커졌으 나 운동 속도는 느려졌다. 한편 고무호스처럼 유연성이 높을수록, 수압이 셀 수 록, 출구직경이 좁아질수록 분출속력이 커져서 호스 운동이 잘 일어난다.
3. 호스 출구 모양에 따라 분출방향이 바뀌므로 운동모양이 달라진다. 한편 『반 작용의 힘〈호스가 휘어지는 데 드느 힘』이 되도록 만든 T, Y형은 호스 운 동이 일어나지 않는다.
4. 철사나 비닐 테이프를 자르지 않고 감으면 반작용의 힘〈호스가 휘어지는 데 드느 힘』이 되어 호스 운동이 일어나지 않는다. 그러나 잘라 감으면『반작용 의 힘〉호스가 휘어지는 힘』이되기 때문에 호스 운동이 일어난다.
5. 호스의 움직임 경로를 추적하면 ∞형을 그리며 왕복 회전 운동을 반복한다
6. 호스가 꿈틀거리면서 S형으로 움직이는 것은 수압에 대한 반작용에 의해 호스 가 뒤로 밀려나면서 휘어질 때 작용의 방향이 계속 바뀌기 때문이다.
Ⅶ. 반성과 전망
본 작품을 지도하면서 학생들로 하여금 생활 주변에서 무의미한 것 같이 느껴지는 것도 엄청난 과학적 원리가 숨겨져 있다는 사실을 깨닫게 되었다.
자연 현상 속에 숨어 있는 작용과 반작용의 과학적 원리를 실험을 통해 발견하는 한편 캠코더나 디지털 카메라 등의 기기 사용법을 체득할 수 있게 하였다.
탐구과정에서 알아낸 이론을 바탕으로 학생들이 실생활에 응용할 수 있는 곳을 다음과 같이 찾아보게 되었다.
첫째, 호스 출구 운동을 더 깊이 탐구해서 분수대에 유연성이 큰 호스를 끼워 물을 내뿜는 형태를 의도적으로 변형을 시킬 수 있는 기구와, 수족관 조경물에 수초와 모형 물고기를 이용하는 등 우리 생활에 활용 할 수 있는 기구들을 만들어 보겠다고 하였다.
둘째, 큰 수압이 흐르는 소방 호스는 소방관 아저씨께서 혼자서는 분사구 조절 이 무척 힘이 든다. 반작용이 관에 영향을 주지 않도록 『 반작용의 힘 〈 관이 휘어지는 힘 』이 되도록 분사구를 조절할 수 있는 장치를 더 연구하겠다고 하였다.
셋째, 수돗물은 어떤 경로를 거쳐서 수압이 세어지는지 더 연구해 보고 싶다고 하였다.
◈ 참고문헌 ◈
1. 윤규욱 이재욱, 전국과학전람회, 가는 관에서 흘러나오는 물은 왜 꼬일까? 1976
2. 교사 유기선, 전국과학전람회, 간헐청에 관한 연구, 1969.
3. 대구효목국교 과학반 전국과학전람회, 관 속의 물줄기는 어떤 경우 멀리 나아 갈 수 있을까?, 1990.
4. 김운섭 최익현. 전국과학전람회, 언 상하수도관을 뚫고 빨려들어가는 마술 호 스 탐구, 2000.
5. 학원 대백과 사전, 학원출판사, 1993, pp 116 - 120
6. 동아 대백과 사전, 동아출판사, 1993, pp 54 - 125.

키워드

물이 나오는 호스는 왜 꿈틀거릴까?,   2004 전국과학전람회,   호스 운동,   작용-반작용의 법칙