[알라딘서재]과학탐구숙제 : 각도에 따른 물의 쏟아짐 (페트병 ) (자료올림)

과학탐구숙제 : 각도에 따른 물의 쏟아짐 (페트병 ) (자료올림)ｌ마이리스트

djfgkfn () l 2015-08-07 11:25

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과학탐구숙제 : 각도에 따른 물의 쏟아짐 (페트병 ) (자료올림)

페트병 , 페트병

과학탐구보고서 : 각도에 따른 물의 쏟아짐

1. 탐구주제

페트병에서 물을 가장 빨리 따를 수 있는 기울기는 어떤 것일까

2. 실험동기

여름이라 날씨가 너무 더워 집에 들어온 나는 컵에 페트병에 든 음료수를 급하게 따랐다.
그런데 빨리 따르려고 기울이니 음료수가 튀면서 생각처럼 빨리 따라지지도 않고 여기저기 튀는 것 이었다.
엄마한테 여기저기 음료수를 튀어놨다고 혼나면서 갑자기 물이나 음료수를 따를 때 어떻게 하는 게 가장 빨리 따라질지 궁금해 졌다.

3. 준비물

페트병, 초시계, 기록할 노트와 필기도구, 물, 사진기

(초시계가 없을 경우 핸드폰의 스탑 워치를 이용해도 됩니다.)

4. 탐구를 통해 알고 싶은 점

▷ 페트병에서 물을 가장 빨리 따를 수 있는 방법은 무엇일까

▷ 물을 따르는 각도에 따라 차이가 있을까

▷ 차이가 생긴다면 그 이유는 무엇일까

▷ 차이가 생긴다면 이와 같은 현상이 주위의 어떤 곳에서 일어날까

5. 실험 방법 및 절차

1. 빈 페트병에 물을 가득 담는다.

2. 거꾸로 들고 손바닥으로 입구를 막은 다음 90°, 45°, 30°,물에 따라 점점기울기, 돌려서 물을 따르며 시간을 잰다.

3. 오차가 있을 수 있으므로 실험은 여러 번 한다.

4. 시간을 기록한다.

※ 페트병의 모양이나 입구 크기에 따라 시간이 다를 수 있으니 똑같은 페트병으로 실험한다.
나는 처음에 진한 갈색을 띤 맥주 페트병으로 실험을 했는데 물의 쏟아짐이 잘 보이지 않아 투명한 페트병으로 다시 실험을 하였다.

6. 탐구결과 예상

예전의 기억으로 보아 돌려서 물을 따르는 것이 가장 빠를 것 같고 그 다음은 90°도로 기울인 것이 빠를 것 같다.
또 내가 스스로 각도를 조절한 것도 빠를 것 같다.

7. 실험과정 (사진)

90도에서 쏟아지는 물

30도에서 쏟아지는 물

45도에서 쏟아지는 물

올라가는 공기 방울

쏟아지는 물줄기 변화

8. 실험결과

횟수 기울기

90도

45도

30도

조절

1

19초

17초

19초

20초

2

19초

17초

19초

21초

3

18초

18초

19초

22초

4

18초

17초

20초

21초

5

19초

18초

19초

22초

6

18초

17초

19초

23초

※ 물이 쏟아지는 시간 45° < 90° < 30° < 조절

※ 90도에서 물이 가장 많이 튀었다.

그림에서도 알 수 있듯이 공기가 들어가고 물이 나오고 하기 때문에 나오는 물줄기가 계속 변하는 걸 알 수 있다.

※ 30도 일 때 처음에는 물이 빠르게 나왔는데 기울기가 적어 끝부분에 물이 천천히 나와 최종 결과는 느리게 나온 것 같다.

※ 똑같은 페트병에 똑같은 양의 물이 쏟아지는 시간이 다른 이유는 공기의 이동이었다.

- 90도로 기울였을 때는 나오려는 물과 들어가려는 공기가 서로 힘을 작용하기 때문에 공기가 들어가는 순간엔 물이 나오지 못해 물줄기가 얇아지는 졌고 물이 많이 튀었다.
그래서 시간이 쏟아지는 시간도 늦어졌다.
45도나 30도로 기울였을 때는 페트병 안으로 공기가 들어갈 공간이 있었으므로 물이 더 빠르게 나온 것 같다.

- 90도인 경우 콸콸 잘 쏟아질 것이라고 생각했지만 정해진 공간의 페트병안의 물이 나오려면 그만큼의 공기가 들어가야 함으로 나오려는 물과 들어가려는 공기의 충돌로 물이 더 튀고 공기가 들어가는 동안 물이 나올 수 없어 시간이 늦어지는걸 알 수 있었다.

- 45도 30도 각도를 다르게 하는 경우 물이 나오면서 공기가 들어갈 공간이 있었지만 기울기의 차이로 미세한 차이가 났다.

※ 물을 페트병에 넣다가 넣을 때에는 어떨까 궁금해서 한번 실험을 해 보았다.

결과는 페트병 전체가 물에 잠기어 공기방울이 뽀글뽀글 올라오는 것 보다 페트병을 약간 기울여 입구의 일부분이 밖으로 나와 있을 때에 물이 더 빨리 들어갔다.

공기가 나올 수 있게 해야 물도 더 빨리 들어간다는 걸 알 수 있었다.

9. 관련조사

★ 기압 :단위면적당 수직으로 누르는 공기의 무게.

단위 : hPa(헥토파스칼), cmHg

1기압 = 1013 hPa = 76 cmHg

※ 기압을 이용한 물건들

★ 우리가 화분에 물을 줄 때 이용하는 분무기도 공기를 이용해 물을 바깥으로 뿜어내는 것이다.
손으로 눌러 물을 뿜어내고 손을 떼면 공기가 들어오고 또 다시 같은 일이 반복됨으로써 물을 이동시킬 수 있다.

★ 문구사에서 파는 물총도 물총 안에 물을 가득 넣고 쏜 다음 다시 공기가 들어가는 걸 알 수 있다.

★ 유리에 붙이는 인형이나 물건을 걸때 사용하는 고리 뒤에 붙어있는 투명한 흡착판도 같은 원리이다.
처음에 유리나 벽에 붙일 때 꾹 눌러 안의 공기를 빼면 그 안에 기압이 공기 중에서 누르는 기압보다 낮고 밖에서 공기가 들어오지 못해 계속 그 상태를 유지하게 된다.
이 기압의 차이가 클수록 힘도 세져 무거운 물건도 들 수 있다.

★ 비행기가 나는 원리도 이와 비슷한 맥락이다.
비행의 원리는 기본적으로 공기를 이용하는 것인데, 공기가 없다면 비행도 불가능합니다.
비행의 원리는 비행기의 날개를 따라 흐르는 공기의 흐름을 이용해서 비행기를 공기 중에 떠있게 하는데, 여기서 비행기의 날개는 비행기의 무게를 받는 매우 중요한 역할을 맡습니다.

간단히 종이비행기를 예를 들어 보면, 중력, 양력, 항력, 추력 네 가지 힘이 작용하고 있습니다.

먼저 "중력"이란 지구 중력에 의해 아래로 떨어지려는 힘을 말하는데, "양력"은 이러한 중력을 이겨내기 위해 위로 뜨게 하는 힘입니다.
"항력"은 공기흐름에 의해 생기는 마찰력으로, 비행기의 진행 방향과 반대로 작용하는 힘이며, "추력"은 항력에 대항하여 비행기를 전진시키는 힘입니다.
비행기는 이상의 네 가지 힘이 균형을 이룰 때 일정한 속도로 수평비행을 하게 되고, 양력의 크기를 조절함으로서 상승/강하비행을, 추력을 조절함으로서 가속/감속비행을 할 수 있습니다.

→ 양력의 원리

일반적인 날개의 단면을 살펴보면 날개 윗면의 길이가 날개 아랫면보다 길게 되어있습니다.
날개 윗면을 흐르는 공기가 날개 아랫면을 흐르는 공기와 날개 뒤쪽에서 같… (자료올림)

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