중학생과학탐구보고서양식다운 : 세계, 국내 놀이기구에 숨은 과학적 원리와 연구
탐구주제 ☺ - 세계, 국내 놀이기구에 숨은 과학적 원리와 연구 - 즐겁게 즐기기만 하는 것 보다 놀이기구에 있는 여러 가지 과학적 원리와 놀이기구에 숨은 여러 가지를 알아본다.
탐구주제
- 세계, 국내 놀이기구에 숨은 과학적 원리와 연구
- 즐겁게 즐기기만 하는 것 보다 놀이기구에 있는 여러 가지 과학적 원리와 놀이기구에 숨은 여러 가지를 알아본다.
탐구하게 된 동기
- 심심해서 TV를 보고 있는데 상상원정대 라는 프로그램(재방송)을 했다.
그러다가 프로그램mc 이 경규 아저씨가 설명하는 원리, 스릴을 발생하게 하는 구조 같은 것을 더 깊게 알아보고 싶고, 다른 사람한테도 이런 놀이기구가 있다는 것을 알려주고 싶고, 그 놀이기구에는 이런 원리가 숨어 있다 라는 것을 알려주고 싶어서 탐구 하게 되었다.
탐구를 통해 알고 싶은 점
- 우선 제일 궁금했던 것은 놀이기구를 타면 급 하강 하는 부분에서 내 몸과 내 장기가 따로 떨어지는 것 같은 느낌은 왜 일어날까
- 놀이기구의 안전장비는 얼마나 튼튼할까
- 세계 여러 놀이기구들의 높이, 속도 등 놀이기구의 자세한 정보
- 놀이기구를 무서워하는 사람들을 위해 최대한 안 무섭고 재밌게 타는 방법
탐구실행 방법
우선 탐구방법은 직접 놀이공원에 가서 타보는 것도 정말 좋겠지만
돈이 없으니 나의 경험과 지식, 인터넷, 그리고 최근에 놀이공원에 갔다 온 친구의 도움을 빌려 열심 히 조사해서 보고서를 작성할 것이다.
국내놀이기구
t-express (에버랜드)
t-express는 국내 최초 우든 롤러코스터 (목재로 만든 롤러코스터) 이다.
최고 높이 중 처음 낙하 하는 곳 의 높이는 약 56m 정도 된다.
그리고 높이에 비해 경사각도가 77 도이고, 최고속도는 104km이다.
이 놀이기구에 숨은 비밀은 자동으로 기찻길의 이물질이나 사고를 낼 수 있는 것들을 체크하는데
운행도중에 그것이 발견되면 기차가 정지 한다고 한다.
그래서 기차가 운행 도중 멈추는 것은 사고 가 아니라 안전을 위해 착한 기차가 멈춰서 주는 것이라고도 할 수 있다.
롤러코스터의 과학적 원리는 롤러코스터가 올라갈 때는 체인과 기차가 연결되어 있는데 그걸 꼭대기 까지 올려 위치에너지를 만들고 연결을 풀어 경사면을 달리면서 운동에너지로 전환시킨다.
위치에너지와 운동에너지의 총 합을 역학적 에너지라고 한다.
만약에 롤러코스터 바퀴의 마찰력을 무시한다면, 롤러코스터가 가장 높은 곳에 있을 때나 가장 낮은 곳에 있을 때 또는 가장 빠를 때 나 가장 느릴 때 어느 곳에서든지 위치에너지와 운동에너지의 합은 같다.
이것이 바로 역학적 에너지 보존의 법칙이다.
이처럼 롤러코스터가 가지고 있는 역학적 에너지는 같지만 롤러코스터가 달리면서 위치에너지와 운동에너지가 서로 전환되면서 위치와 속도가 달라진다.
롤러코스터의 위 치에너지가 가장 클 때는 처음에 전동체인에 의해 정상까지 끌려올라간 상태이며 운동에너지가 가장 클 때는 가장 낮은 곳을 달릴 때인데 이때가 가장 빠르게 달리는 때이기도 하다.
롤러코스터 궤도 길이는 짧은 것은 200m정도 되고 긴 것은 1,000m되는 것도 있다.
또한 롤러코스터의 속도는 시 속 60~80km 정도 되는데 가장 느릴 때에도 시속 45km 정도 된다고 한다.
일반 시내에서 자동 차가 달리는 규정 속도가 시속 60km라는 것을 생각하면 아주 빠른 속도인 것을 알 수 있다.
또한 롤 러코스터를 탈 때 사람이 느끼는 속도감은 바람을 얼굴과 몸으로 직접 닿기 때문에 실제 달리는 속도보 다 더 빠르게 느낀다.
롤러코스터가 빠르게 달려가다가 360도 한 바퀴 회전하고 달려가는데 이때 타고 있던 사람들이 밑으로 떨어지지 않는 이유는 무엇일까 이유는 바로 원심력과 바퀴 장치에 있
다. 원심력이란 회전하는 물체에 작용하는 힘을 말하는데 중력과 직각으로 작용한다.
롤러코스터가 회전할 때의 원심력은 중력의 3배가 넘기 때문에 중력에 의해 땅으로 떨어지지 않는다.
그리고 롤 러코스터의 바퀴는 레일을 중간에 두고 ‘ㄷ자’ 모양으로 구성되어 있어서 빠르게 달려갈 때에나 회 전할 때에도 레일을 벗어나지 않는다.
롤러코스터가 비스듬하게 회전하면서 올라갈 때에 몸이 무겁 게 느껴지는 것은 중력 때문이다.
그리고 높은 곳에 올라갔다고 급하게 밑으로 내려올 때에 가슴이 철 렁 내려앉는듯한 느낌은 잠깐이지만 무중력 상태를 경험하기 때문이다.
자이로드롭(롯데월드)
1998년 4월에 개방된 오래된 놀이 기구이다.
자이로드롭은 약70m건물 20~25층높이 정도 된다.
자이로 드롭에는 상승과 낙하에 숨은 과학이 있다.
의자는 562kw의 강한 전기모터에 의해 레일을 따라 상승하게 되는데 호이스트는 직선으로, 의자는 원을 그리면서 올라간다.
호이스트의 최고 높이는 아파트 25층, 지상 70m이며, 여기서 3초간 정지한다.
올라오면서 받은 힘을 없애기 위한 것이다.
3초 후 호이스트에 있던 4개의 고리가 풀리면서 탑승의자가 떨어지는데 낙 하거리는 35m, 시간은 2.5초, 속도는 시속 94km이다.
그리고 브레이크에도 숨겨진 비밀이 있다.
자이로 드롭의 브레이크는 영구자석의 ‘와전류 방식’ 원리를 이용한 것이다.
영구자석의 ‘와전류 방식’은 N극과 S극 사이에 전류가 통하는 금속을 넣으면 순간적으로 전류가 흐르면 서 금속이 자석의 성질을 띄게 되는데, 이때 발생하는 금속의 자기장은 자석의 자기장과 서로 밀 어내려는 성질, 즉 반발력을 갖는다.
즉, 자이로드롭은 의자 뒤에 12개의 긴 말굽모양 자석과 타워 중앙에 12개의 금속판을 각각 갖고 있는데, 이 두 물체는 지상 25m 높이에서 서로 만나게 된다.
이때 영구자석과 순간적으로 자석이 된 타워의 금속 사이에는 강한 반발력이 생기게 되고, 자이로 드롭은 이 반발력에 의해 순간적으로 멈추게 되는 것이다.
또, 탑승자들의 느낌에 담겨있는 과학이 있다.
<내려올 때 다리가 들리는 느낌>은 다리 아래쪽에 생긴 고기압이 그 이유이다.
탑승의자가 고속으로 떨어지게 되면 의자 밑의 공기가 밖으로 밀리면서 탑승자들의 다리 밑은 순간 적으로 고기압 상태가 된다.
고기압은 저기압으로 흐르는 성질이 있어 공기는 아래에서 위로 흐르게 되고, 이 때 탑승자들의 다리는 들어올려 지게 되는 것이다.
<멈출 때 땅으로 꺼지는 느낌>은..
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제목 : 중학생과학탐구보고서양식다운 : 세계, 국내 놀이기구에 숨은 과학적 원리와 연구
출처 : 탐구스쿨 자료실
[문서정보]
문서분량 : 4 Page
파일종류 : HWP 파일
자료제목 : 세계, 국내 놀이기구에 숨은 과학적 원리와 연구
파일이름 : 세계, 국내 놀이기구에 숨은 과학적 원리와 연구.hwp
키워드 : 놀이기구,자이드롭,에버랜드,세계,국내,놀이기구,숨,과학적,원리,연구
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