중심
교사 도구 상자
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이 독서의 목적
이 STEM 랩은 Clawbot의 팔을 조작하여 로봇의 무게 위치를 이동시켜 고르지 않은 표면을 주행할 때 무게 중심(CoG)을 탐색하는 데 중점을 둡니다. 이 첫 번째 독서는 피사의 사탑이 넘어지지 않고 기울어질 수 있는 이유를 탐구하여 중심의 개념을 소개하고자 합니다.
무게 중심 고려
모든 물체에는 무게중심 (CoG) 이 있습니다. 한쪽에서 잡아당기는 중력이 반대쪽에서 잡아당기는 중력에 의해 균형을 이루는 물체의 위치입니다. 또 다른 방법은 물체의 무게의 평균 위치입니다. 중심이 물체의 바닥(땅에 놓인 부분) 위에 있으면 물체는 넘어지지 않습니다.
그림은 피사의 사탑을 보여줍니다. 이 타워는 완벽하게 수직 (위아래로 똑바로) 으로부터 약 4도 정도 기울어져 있는 매우 눈에 띄는 기울기를 가진 것으로 알려져 있습니다. 사진의 화살표를 타워의 기둥과 비교하여 얼마나 기울어 졌는지 확인할 수 있습니다. 타워가 너무 기울었지만 CoG는 여전히 타워 바닥 위에 있으므로 타워는 그대로 유지됩니다! 위 그림의 사탑을 점점 더 기울여 화살표가 탑 바닥을 지나게 하면 사탑은 쓰러질 것입니다.
널판다리나 저울을 생각해 볼 수도 있습니다. 지주, 즉 보드가 놓여 있는 시소의 지점은 시소의 CoG 바로 아래에 있습니다. 그렇지 않으면 시소가 위아래로 젖혀지는 대신 한쪽으로 떨어질 것이다.
학습을 확장하세요
이 활동을 확장하려면 학생들에게 집게손가락 위에 연필을 균형 있게 올려놓으라고 요청하세요. 학생들에게 손바닥을 위로 향하게 하고 연필을 집게손가락과 수직이 되도록 균형을 맞추라고 하세요. 학생들이 균형을 맞추는 데 성공하면 연필의 중심을 찾은 것입니다.
학생들은 컵과 같은 물체의 무게 중심을 관찰할 수도 있습니다. 물체의 중앙에 끈을 붙이고 지우개나 약간 무게가 있는 물체를 사용하여 끈의 바닥에 무게를 달아보세요. 컵을 책이나 책상 위에 놓고 살짝 기울여 보세요. 학생들에게 줄이 물체의 바닥에 대해 어떻게 움직이는지 관찰해 보라고 합니다.
학생들에게 물체가 넘어지기 시작할 때 줄이 어디에 있는지 관찰하게 하세요. 학생들은 줄이 물체의 바닥을 지날 때 물체가 떨어지기 시작한다는 것을 알아차려야 합니다.