Transcript 영재_산출물(글라이더_실험)

부곡중앙초 : 김상효, 김은희
중일초등학교 : 배정호
목차
1. 실험 동기
2. 베르누이의 정리(비행기가 뜨는 원리)
3. 베르누이의 정리를 이용한 실험
4. 실험 가설
5. 글라이더 사진
6. 실험 동영상
7. 실험 결과
8. 실험 결과 분석
9. 우리들의 생각과 느낌
실험 동기
 우리가 만들고 노는 글라이더를 어떻게 하
면 더 오랫동안 날릴 수 있을지 궁금하였습
니다. 따라서, 비행기의 비행원리를 이용하
여, 글라이더의 날개모양을 다르게 했을 때
체공시간 및 비행거리가 어떻게 달라지는
지 실험하여 보기로 하였습니다.
베르누이의 정리(비행기가 뜨는 원리)
1738년 스위스의 물리학자인 베르누이는 그의 저서 (유체역학)에서 유체의
흐름이 빠른 곳의 압력은 유체의 흐름이 느린곳의 압력보다 작아진다는 이
론을 설명하고 유체의 위치에너지와 운동에너지의 합은 항상 일정하다고 밝
힘으로써 베르누이의 정리를 공식화하였다.
베르누이의 정리는 비행기의 양력이 발생하는 원리를 설명한 것인데 비행
기의 날개의 위쪽은 약간 굴곡이 져 있기 때문에 공기의 흐름이 빨라져 압력
이 작아지고 날개 아래쪽은 직선으로 돼 있어 공기의 흐름이 느려 압력이 크
다. 따라서 압력이 작은 쪽으로 이끌려 위로 올라가는 힘인 양력이 발생하여
비행기가 떠오를 수 있다는 것이다.
즉 기압 차가 생기기 때문에 비행기 날개가 위로 들어 올려지는 것이다.
베르누이의 정리를 이용한 실험
 준비물 : 알루미늄 캔 2개, 빨대 여러 개
 실험 과정 : 1. 빨대를 바닥에 깔고 알루미늄 캔을 올려놓는다.
2. 캔 사이를 살짝 띄워 놓고 그 사이로 바람을 분다.
 실험 결과 : 캔 사이로 바람을 불면 공기의 흐름이 빨라져 압력이 낮아지고 바깥
쪽 공기의 압력이 그에 비해 높아져서 바깥쪽에서 안쪽으로 캔을 밀어 이동하게
된다.
실험 가설
 베르누이의 원리를 따르면 날개의 윗면의 굴곡을 얼마나
크게 하느냐에 따라 윗면과 아랫면의 압력차이가 달라져
서 비행 시간 또는 비행 거리가 달라질 것이다.
 정면에서 보았을 때, 각도를 각각 0도, 20도, 35도로 실
험을 하게 되면, 날개의 윗부분이 압력이 낮아야 되고 반
대로 날개의 아랫부분은 압력이 높아야 더 잘 날수 있으
므로 그 압력 차이가 가장 커지는 35도의 글라이더가 가
장 오랫동안(혹은 가장 멀리) 날 것이고, 다음으로 20도,
0도의 순이 될 것이다.
1호 글라이더
뒤
35°
앞
2호 글라이더
뒤
20°
앞
3호 글라이더
뒤
0°
앞
실험 동영상
실험 결과
☞1호(35°) 글라이더 : 비행시간 평균 1.95초, 비행거리 평균 428cm
☞2호(20°) 글라이더 : 비행시간 평균 1.58초, 비행거리 평균 810cm
☞3호(0°) 글라이더 : 비행시간 평균 1.62초, 비행거리 평균 586cm
비행시간 (초)
1회
2회
3회
4회
합계
평균
1호 (35도)
4.20
1.99
1.46
2.09
9.74
1.95
2호 (20도)
2.86
1.92
1.64
1.48
7.90
1.58
3호 (0도)
2.46
2.56
1.00
2.07
8.09
1.62
비행거리 (cm)
1회
2회
3회
4회
합계
평균
1호 (35도)
790
560
360
430
2,140
428
2호 (20도)
1,300
840
960
950
4,050
810
3호 (0도)
1,020
300
550
1,060
2,930
586
실험결과 분석
 실험 결과는 35 ° 글라이더가 가장 오랫동안 날기는 했지
만, 거리는 20° 글라이더가 가장 멀리 날았다.
 우리는 35 ° 가 가장 오랫동안, 가장 멀리 날 것이라고 생
각했는데, 결과는 이와 달랐다.
 그런데, 글라이더가 날아가는 모습을 관찰했을 때, 35°
글라이더는 가장 높이 솟구쳤고, 20°는 약간 떠오른 후
멀리 날아갔고, 0 °는 일정하지 않게 솟구치거나, 내리 꽂
혔다.
 따라서, 각도가 클수록 높이는 올라가게 되어 비행시간
은 길어졌지만, 비행거리는 짧아졌다. 각도가 낮을수록
높이는 낮지만 비행거리는 길어졌다. 그러나, 0 °일 경우
는 바람의 영향에 따라, 일정하지 않고, 제멋대로 날았다.
우리들의 생각과 느낌
 베르누이의 이론은 비행의 원리를 쉽게 설명해주지
만, 비행기를 우리가 원하는 데로 조정하기 위해서는
비행기의 날개 각도가 그때 그때 달라져야 할 것이다.
가령 이륙하기 위해서는 각도가 커져야 하고, 착륙할
때는 아랫쪽으로 기울어져야 할 것이다. 그래서 비행
기의 날개 끝이 위 아래로 움직이도록 해서 원하는
방향으로 조정할 수 있다는 것을 이해할 수 있게 되
었다.
 그리고, 좀 더 정확한 실험을 위해서는 여러 가지 외
부영향을 최소화하고, 실험 횟수를 훨씬 많이 해야
더욱 정확한 실험 결과를 얻을 수 있을 것 같다.