교사 도구 상자 - 이 섹션의 목적
다시 생각하기 섹션에 있는 기어비 계산 페이지의 목적은 학생들이 그룹으로 작업하여 개별 기어비를 계산한 다음 이를 결합하여 복합 기어비를 얻을 수 있도록 하는 것입니다. 학생들이 복합 기어비를 얻은 후에는 해당 비율로 인해 발생하는 적절한 기계적 이점을 결정하게 됩니다.
학생들은 4명씩 그룹으로 활동하게 됩니다. 이 섹션의 그룹 역할 목록을 보려면 여기에서 (Google Doc / .docx / .pdf) 을 클릭하세요.
학생들에게 그룹별로 계산 작업을 하도록 요청하기 전에 먼저 학생들과 함께 첫 번째 예를 살펴보세요. 총 3번의 계산이 이루어집니다. 첫 번째 페이지(2개의 기어비 계산)에는 계산할 2개의 개별 기어비가 포함된 계산 1이 있고, 두 번째 페이지(3개의 기어비 계산)에는 계산할 3개의 개별 기어비가 포함된 계산 2 및 3이 있습니다.
학생들이 그룹 내에서 활동하도록 격려하고 필요에 따라 질문하십시오.
각 계산에서는 다음 세 가지 기계적 이점 중 하나를 다룹니다.
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증가 속도: 첫 번째 숫자가 두 번째 숫자보다 작은 비율(분자가 분모보다 작음) 예를 들면 1:15입니다.
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토크 증가: 두 번째 숫자가 첫 번째 숫자보다 작은 비율(분모가 분자보다 작음) 예를 들면 15:1입니다.
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거듭제곱: 1-1 비율(분자와 분모는 동일함). 예를 들면 1:1입니다.
교사 팁 - 어휘
분자: 분수의 윗부분.
분모: 분수의 아래쪽 부분입니다.
이제 기어가 무엇인지, 기계적 이점을 창출하기 위해 어떻게 사용할 수 있는지 살펴보았으므로 이제 다양한 기어비를 계산하고 이를 결합하여 복합 기어비를 얻을 것입니다.
4명씩 그룹을 이루어 기어비를 계산하고 그에 따른 기계적 이점을 결정하게 됩니다.
예시 보기
다음 예제를 보고 시작하세요.
위의 예에서 결과 비율 행은 모든 개별 기어비를 곱하여 복합 기어비 을 계산하는 것을 나타냅니다.
기어비 1에는 36톱니 기어(36T 기어)가 12톱니 기어(12T 기어)를 구동합니다. 관계를 보면 Driven over Driving 결과가 12/36이 되어 1/3로 줄어듭니다. 따라서 비율은 1:3이 됩니다.
마찬가지로 기어비 2의 경우 60T 기어가 12T 기어를 구동합니다. 관계를 운전 과잉으로 보면 60분의 12가 되며 이는 5분의 1로 줄어듭니다. 따라서 비율은 1:5이다.
이 두 비율을 결합하기 위해 분수 곱셈이 도입되었습니다. 1/3 곱하기 1/5은 1/15입니다. 분수의 곱셈은 분자와 분모를 가로질러 곱해야 한다는 점을 명심하세요. 따라서 복합 기어비는 1:15입니다.
복합 기어비가 계산되면 이제 기계적 이점이 무엇인지 결정할 수 있습니다. 결과적으로 속도가 향상되는 이점이 있습니다. 36T 구동(입력) 기어는 한 번 회전하고 12T 구동(출력) 기어는 15번 회전합니다.
계산 1
기어비 표에서 누락된 계산을 입력합니다. 각 사람은 자신의 역할에 따라 계산해야 한다는 점을 명심하세요.
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역할 1: 위 표의 기어비 1 행을 계산합니다. 엔지니어링 노트북에 모든 작업을 표시합니다.
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Role 2: 위 표의 Gear Ratio 2 행을 계산합니다. 엔지니어링 노트북에 모든 작업을 표시합니다.
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역할 3: 위 표의 결과 비율 행을 계산합니다. 최종 복합 기어비를 계산하기 전에 기어비 1과 2의 계산을 확인하십시오. 엔지니어링 노트북에 모든 작업을 표시합니다.
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역할 4: 위 표의 Advantage 행을 계산합니다. 엔지니어링 노트북에 모든 작업을 표시합니다.
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모든 역할: 테이블이 완성되면 계산이 올바른지 모든 그룹 구성원과 함께 확인합니다.
교사 도구 상자 - 솔루션
계산 1에 대한 해법표는 다음과 같습니다. 계산 1은 제공된 첫 번째 예와 반대입니다. 복합 기어비가 1:15인 대신 복합 기어비가 15:1입니다. 솔루션을 검토할 때 학생들에게 이 패턴을 지적하십시오.
또한, 학생들이 개념을 확실히 이해할 수 있도록 속도와 토크의 차이에 대한 수학적 추론을 불러일으킵니다. 이에 대한 자세한 내용은 다음 페이지의 기계적 이점을 위한 교사 도구 상자에서 다루겠습니다.
토론에 동기를 부여
Q: 복합기어비를 계산할 때 어떤 연산을 사용하나요?
A: 곱셈. 분수를 곱할 때는 분자와 분모를 가로질러 곱하세요.
Q: 증가된 토크의 기계적 이점은 경쟁 로봇에 무엇을 의미합니까?
A: 답변은 다양할 수 있지만 로봇이 무거운 물체를 들어올리거나 운반하는 경우가 포함될 수 있습니다.