명확한 아이디어로 시작하세요. 어린이를 위한 간단한 기계란 힘을 변화시키는 기본 장치를 의미합니다. 들어 올리기, 당기기 또는 움직이기를 더 쉽게 하고 스마트하게 만듭니다. 여섯 가지 고전적인 기계는 지렛대, 바퀴와 축, 도르래, 경사면, 쐐기, 나사입니다. 사실, 이 여섯 가지 고전적인 간단한 기계는 NASA에 의해 공학 및 물리학에서 널리 인정받고 있습니다.
간단한 기계란 무엇인가
간단히 말해, 간단한 기계는 힘의 방향이나 크기를 변경합니다. 그래서 더 적은 힘과 더 많은 지혜로 작업을 수행합니다. 아이들은 일상적인 도구가 작은 도우미처럼 작동하는 것을 보는 것을 좋아합니다. 간단한 기계의 기계적 이점(MA)은 출력 힘과 입력 힘의 비율로 계산됩니다. 예를 들어, 이상적인 지렛대에서는 MA가 노력 팔과 저항 팔의 길이 비율과 같으며, 이는 이러한 기계가 어떻게 작동하고 노력을 줄이는지 이해하는 데 중요합니다. 이 개념은 OpenStax에 의해 자세히 설명되어 있습니다.
여섯 가지 간단한 기계 만나기
여기 여섯 가지 간단한 기계를 간단하고 재미있게 설명합니다.
- 지렛대. 받침점을 중심으로 회전하는 단단한 막대. 받침점을 이동하면 밀기 힘이 달라집니다. 시소, 핀셋, 손수레를 생각해 보세요.
- 바퀴와 축. 큰 바퀴가 작은 축을 돌리면 움직임이 증폭됩니다. 문 손잡이와 롤링 카트를 상상해 보세요.
- 도르래. 바퀴 위의 로프. 더 많은 로프 세그먼트는 더 적은 노력을 의미합니다. 사실, 도르래 블록 앤드 태클 시스템에서는 이상적인 기계적 이점이 지지하는 로프 세그먼트의 수와 같습니다. 예를 들어, 세 개의 이동식 도르래(여섯 개의 지지 스트랜드)가 있는 시스템은 IMA = 6으로, 필요한 노력 힘이 하중의 1/6이 된다고 Khan Academy에서 설명합니다.
- 경사면. 경사로는 힘을 거리로 교환합니다. 오래전 건축가들은 무거운 돌을 옮기기 위해 경사로를 사용했습니다.
- 쐐기. 물건을 쪼개는 이동식 경사로. 칼과 도끼는 작업 중인 쐐기입니다.
- 나사. 나선형 경사로. 돌리면 들어 올리거나 고정합니다. 병뚜껑과 볼트가 이렇게 작동합니다.
어린이를 위한 간단한 기계에 대한 주요 용어
촉각적인 단어를 사용하여 가르치고 탐구하세요. 노력은 당신이 주는 밀기입니다. 하중은 이동하고자 하는 것입니다. 받침점은 회전 지점입니다. 기계적 이점은 기계가 작업을 얼마나 쉽게 만드는지를 보여줍니다. 기계의 효율성을 이해하는 것도 중요합니다. 이는 실제 기계적 이점과 이상적인 기계적 이점의 비율에 100을 곱하여 계산됩니다. 예를 들어, IMA = 5이고 AMA = 4이면 효율성 = (4 / 5) × 100% = 80%로, 간단한 기계의 성능과 효과를 강조합니다. 이는 OpenStax에 의해 논의되었습니다.
세 가지 빠른 10분 제작
10분 타이머를 설정하세요. 가볍고 안전하며 웃음이 가득한 시간을 보내세요.
지렛대 테스트
재료: 자, 지우개, 작은 장난감. 지우개를 자 아래에 받침점으로 놓습니다. 장난감을 들어 올려보세요. 다음으로, 받침점을 하중에 더 가깝게 이동하세요. 어떤 위치가 가장 쉬운지 주목하세요.
경사로 달리기
재료: 하드커버 책, 보드 또는 판지, 장난감 자동차. 경사로를 만들어 자동차를 굴려보세요. 다양한 경사를 시도해 보세요. 그런 다음 어떤 경사가 더 적은 밀기가 필요한지 물어보세요.
미니 도르래
재료: 스풀 또는 작은 바퀴, 끈, 컵, 가벼운 물체. 끈을 바퀴 위에 감고 당겨서 들어 올리세요. 컵을 지지하는 로프 세그먼트의 수를 세어보세요. 주의 깊게 감독하세요.
안전 및 짧은 역사
안전이 최우선입니다. 가벼운 하중을 사용하세요. 성인의 도움 없이 날카로운 도구를 사용하지 마세요. 유아를 위한 작은 질식 위험 부품을 피하세요. 쐐기와 나사를 테스트할 때 손가락을 조심하세요.
짧은 역사. 간단한 기계의 개념은 고대 그리스로 거슬러 올라가며, 아르키메데스(기원전 287–212년경)는 지렛대, 도르래, 나사를 연구하고 지렛대의 기계적 이점 원리를 발견하여 Wikipedia에 언급된 바와 같이 공학 및 물리학에서 오랜 중요성을 보여줍니다. 고대 건축가들은 거대한 돌을 옮기기 위해 경사로와 지렛대를 사용했습니다. 아르키메데스는 지렛대에 대해 썼습니다. 갈릴레오는 경사면과 운동을 연구했습니다. 이러한 아이디어는 오늘날 우리가 사용하는 많은 도구를 형성했습니다.
어린이를 위한 간단한 기계가 중요한 이유
실습 놀이를 통해 힘에 대한 물리적 직관을 구축합니다. 아이들은 단어를 배우고, 변화를 측정하고, 예측을 하고, 아이디어를 테스트합니다. 복합 기계는 부품을 결합합니다. 예를 들어, 가위는 지렛대와 쐐기를 결합한 것입니다. 자전거는 바퀴, 축, 지렛대를 혼합합니다.
이러한 프롬프트를 시도해 보세요
- 받침점을 이동했을 때 무엇이 변했나요?
- 더 쉬워졌나요? 하중은 어디에 있었나요?
- 컵을 지지하는 로프 세그먼트는 몇 개였나요?
지금 간단한 기계에 대한 이야기를 읽거나 들어보세요: 3-5세용, 6-8세용, 8-10세용, 10-12세용.
마지막으로, Storypie의 전체 간단한 기계 개념 페이지에서 더 많은 자료와 이야기를 찾아보세요. Storypie를 방문하여 탐색하고 들어보세요.
