쉬운과학탐구주제 : 빨대를 사용해서 구조물 만들기 (첨부)
빨대구조물 , 빨대 구조물 건축물
탐구주제
빨대구조물 만들기
탐구목표
- 빨대를 사용하여 구조물을 만들 수 있다.
- 어떤 구조가 튼튼한지 알 수 있다.
- 무게분산에 대한 원리를 알아보고 탐구 할 수 있다.
탐구하게 된 동기
요번 방학을 계기로 친구들과 창의력 올림피아드라는 대회를 나가게 되었다.
그 대회에서 연극, 빨대구조물 등을 과제로 내주게 되었다.
그래서 탐구보고서를 빨대구조물에 대해 쓰면 좋을 것 같아 이 보고서를 쓰게 되었다.
그리고 또다른 이유를 대자면 다리, 건물 등 부서지는 건물들이 많이 있는데 이런 건물들이 어떻게 부서 졌는지 이런 다리나 건물을 부서지지 않는 구조로 지으려면 어떻게 해야하는지 궁금하였기 때문이다(마침 대회가 있어서 같이 해보게 되었다.)
탐구절차와 방법
- 조건
1) 빨대 구조물을 만들 때 접착제를 사용할 수 있다.
단 접착제를 사용하지 않으면 무게*2 를 할 수 있다.
2) 빨대 구조물의 크기는 가로*세로*높이가 20*20*(20~21)cm로 제작되어야 한다.
3) 빨대 구조물 전체의 무게는 25g 이내로 한다.
4) 빨대 구조물의 중앙에는 안전기둥이 통과할 수 있도록 지름 10cm이상의 내부공간을 만들어야 한다.
5) 빨대 구조물의 `구조물 측정기` 바닥에 세울 수 있어야 하며(즉 측정기 바닥보다 크면 안 되고 흔들리면 안 된다), 안전지지대나 안전기둥에 닿으면 안 된다(닿으면 지름이 10cm이상 되지 않는다는 뜻).
6) 구조물 제작에 사용되는 빨대는 시중에서 판매하는 직경 5mm의 플라스틱 빨대를 사용한다(강도가 높거나 직경이 5mm가 아닌 빨대는 안 된다).
7) 빨대의 강도를 높이기 위하여 접착제 이회의 실, 철사, 테이프, 낚싯줄, 에나멜선 등은 사용할 수 없다.
- 탐구방법
1)구조물 측정기의 안전 기둥은 외부지름이 2.5cm이다.
빨대 구조물의 중심 내경검사에 사용되는 측정기는 8~10cm의 실린더이다.
2)빨대구조물을 측정기판 위에 올려놓고 바벨을 올리기 시작한다.
3)빨대 구조물이 파손되면, 그것이 파손되기 직전까지의 바벨 무게로 효율성을 판정한다.
4)접착제를 사용하지 않고 구조물을 만들었을 경우에는 올린 바벨 무게의 2배를 지탱한 것으로 인정한다.
->(표1)과 같은 구조물 측정기로 측정을 한다.
구조물 측정기의 규격
단 위
부 품
인 치
센티미터
측정기판
18in x 18in
45.7cm x 45.7cm
안전지지대 높이
7in
17.8cm
안전지지대 기둥
(표면의 한변길이)
4in x 4in
10.2cm x 10.2cm
안전 기둥의 높이
28in
71.1cm
안전 기둥의 지름
1in
2.54cm
압력판 구멍의 지름
2in
5.1cm
(표1) 구조물측정기의 규격
- 빨대구조물 만드는 방법
12.5cm 길이의 변의 정사각뿔로 형태는 잡고 가로축의 모서리는 불로 지져 구부리고 그 부분을 손으로 눌러 늘린 수 펀칭하여 그곳에 속을 빨대로 꽉 채운 빨대(빨대를 세로로 길게 짤라 집어넣는데 4개를 집어넣는다)로 4개의 축을 세운다.
3단에 주기둥 4개, 부기둥 16개를 세우고 기둥과 단을 빨대로 자른 줄로 탄탄하게 묶는다.
그리고 빈 사각부분에 짧은 기둥을 사선으로 넣어 기둥이 돌아가는 것을 방지한다.
빈 사각부분에 짧은 기둥을 세우는 방법은 끝을 불로 지진 후 펀치로 반원만큼 파면 둥근 빨대에 마법처럼 잘 끼워진다.
이렇게 만든 빨대구조물은 24g이다.
1g을 추가하려고 약 3cm로 빨대를 잘라 부기둥 정 중앙 부분에 심을 댄다.
이 작업을 마무리 하면 25g이 된다.
빨대자르기 - 빨대끼우기 - 불로 녹이기 - 모형잡기 - 완성
탐구내용 및 결과정리
설계도1 : 만들어 보지 않고 그냥 처음에 설계도 먼저 그려본 것이라서 집접 만들어 봤을 때에는 별로 많이 버텨주지 못하였다.
5kg짜리 바벨을 올리니 부서지고 말았다.
물론 트러스 구조로 만들었지만 아마도 그때 접착제 사용도 하지 않았고 처음 만들어 보았기 때문에 튼튼하게 못 만든 탓에 아마도 많이 못 버텨 주었던 것 같다.
잘만 만들면 5kg정도는 버틸 수 있을 것 같다.
설계도2 : 이 설계도는 돌아가지 않고, 위에서부터 밑으로 점점 넓어지는 구조였기 때문에 많이 버틸 것이라 예상하였지만 강도가 너무 약해 5kg까지 버티고 5kg을 더 올리니 무너지고 말았다.
하지만 이 구조물은 접착제를 사용하였기 때문에 *2를 할 수가 없다.
설계도3 : 빨대구조물을 계속 만들어보면서 빨대는 수평보다 수직으로 세울 때 더 무게를 많이 버틸 수 있고 모서리마다 6개씩 빨대를 새워 나름 튼튼하게 만들었다.
하지만 이 빨대 구조물도 15kg까지 버티고 쓰러지고 말았다.
하지만 *2를 하여 30kg을 버틴 셈이다.
그리고 접착제를 사용 하지 않으려고 처음으로 빨대를 길게 잘라 묶어보았다.
처음으로 펀치를 뚫어 빨대를 꼈다.
삼각구조이기 때문에 바벨을 올릴 때마다 돌아간 것이 흠이었다.
설계도4 : 가장 심혈을 기울여 만든 구조물이다.
그리고 지금까지 만든 구조물 중에 가장 버티기도 많이 버틴 구조물이다.
새롭게 추가된 아이디어는 빨대를 세로로 한번 잘라 한 빨대에 그렇게 자른 빨대를 최대한 많이 집어넣어서 강도를 크게 하는 것이었고(하지만 25g을 넘으면 안 되기 때문에 모서리 4부분에만 집어넣었다) 불로 녹여 붙이는 것이었다.
이것은 접착제 사용도 안하고 강도를 높게 해주었기 때문에 총 25kg이 올라갔고, *2 하여 50kg이였다.
빨대는 수평보다 수직으로 세웠을 때 더 큰 힘을 버틸 수 있다.
예를들어 책상모양 즉 설계도 1같은 모양으로 만들려면 밑에 기둥을 많이 세우면 세울수록 더 무거운 물체를 견딜 수 있다.
기둥으로 빨대를 4개만 사용하게끔 제한이 있다면 위쪽 판을 삼각형 모양으로 만들고 삼각형의 꼭짓점에 기둥을 세운다.
그 삼각형의 무게중심이 되는 부분에 기둥을 하나 더 세우면 몇 배의 힘을 견딜 수도 있다.
여기서 무게 중심 이야기를 조금 하자면 삼각형의 무게중심은 한 꼭짓점에서 맞은편 변에 이등분선을 그어서 생기는 교점이 바로 무게중심 G점이다.
그림과 같이 A에서 A`로 선분을 긋고, B에서 B`로 C에서 C`로 선분을 그으면 가운데 G점 부분에서 겹치게 되는데 이곳이 무게중심이다.
이것을.. (첨부)
..... (중략:첨부파일 클릭 바랍니다)




제목 : 쉬운과학탐구주제 : 빨대를 사용해서 구조물 만들기 (첨부)
출처 : 탐구스쿨 자료실
[문서정보]
문서분량 : 5 Page
파일종류 : HWP 파일
자료제목 : 빨대를 사용해서 구조물 만들기
파일이름 : 빨대구조물.hwp
키워드 : 빨대,구조물,건축물,빨대,사용해서,만들기
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