춘천교육지원청 영재교육원 과학 - 균형과 불균형의 비밀 (by성림초등학교 고준)

춘천교육지원청 영재교육원 - 균형과 불균형의 비밀 

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모든 물체의 무게 중심은 한가운데일까?

1. 물체의 무게 중심

무지한테 해 준 말이 뭐였지? 바로 무게 중심을 찾으라는 거였어. 무게 중심만 찾으면 긴 의자의 무게가 균형을 이루기 때문에 적은 힘으로도 쉽게 들 수 있거든. 무게 중심은 물체가 어느 쪽으로도 넘어지지 않도록 균형을 잡을 수 있는 중심점이야. 무게 중심의 원리를 이용하면 무겁고 커다란 물체라도 좀 더 쉽게 들어 올릴 수 있어. 그 이유는 물체의 무게가 수평을 이루기 때문이지.

아기 방에 걸어 주는 모빌은 갓난아기의 재미있는 장난감이야. 살짝 흔들어 주면 막대에 달린 줄이 흔들리다가, 잠시 후 움직임을 멈추게 되지. 모빌에 매달려 있는 모양이 서로 달라도 모빌은 한쪽으로 치우치지 않고 수평을 이루고 있어. 바로 무게 중심에 줄을 묶어 뒀기 때문이야.

공책, 자, 둥근 접시, 긴 막대기와 같이 정확히 반으로 접는다고 했을 때 모양이 정확하게 겹치는 물체의 경우 무게 중심은 대부분 그 물체의 한가운데에 있어. 하지만 숟가락, 가위, 볼펜처럼 절반에 줄을 그어 봐도 양쪽 모양이 겹치지 않는 물체들은 무게 중심을 찾는 게 간단하지 않아.

2. 시소 놀이

놀이터에서 시소에 올라타면 양쪽 사람이 번갈아 가며 쿵쿵 엉덩방아를 찧지. 그런데 한 사람의 몸무게가 더 무거울 경우, 시소는 무거운 사람 쪽으로만 내려가게 되어 재미있게 놀이를 할 수 없어. 어떻게 하면 시소 놀이를 계속 재미있게 할 수 있을까? 나보다 무겁거나 가벼운 친구들은 모두 집에 가라고 하고 몸무게가 비슷한 친구들만 모아야 할까? 걱정하지 마. 수평의 원리만 알면 어떤 친구와도 즐겁게 놀 수 있으니까 말이야. 자, 간단한 실험을 해 보자.

① 번호 널빤지를 삼각받침대 위에 올려놓고 양쪽 끝에 정육면체의 나무토막을 올려놓는다.

② 이때, 한쪽의 나무토막 위에 또 하나를 얹고 번호 널빤지가 어떻게 되는지 관찰한다.

③ 무거운 쪽의 나무토막을 무게 중심의 가까이로 이동한다. 어느 순간, 수평이 되는지 관찰한다.

이 실험을 그대로 시소 놀이에 적용하면 우리는 시소를 더 재미있게 탈 수 있어. 즉, 무게가 많이 나가는 사람이 시소의 무게 중심과 가까운 안쪽으로 이동하는 거야. 그러면 무게의 균형이 맞아 시소를 잘 탈 수 있지.

3. 수평 잡기를 이용한 조상의 지혜

우리 조상들은 건축물을 만들 때, 무게 중심을 한가운데에 두고 양쪽이 수평을 이루게 만들었어. 대표적인 것으로 신라 시대에 지어진 불국사, 첨성대 등을 들 수 있지. 멀리서 이 건축물들을 보면 양쪽의 균형이 딱 맞아서 보는 사람의 마음이 편안하고 안정감이 느껴지지.

첨성대

가끔 영화나 텔레비전에서 외줄 타기를 하는 장면을 본 적이 있지? 우리 조상들은 특별한 날에 외줄 타기로 흥을 돋우었어. 간신히 서 있기도 힘든 아슬아슬한 외줄 위를 어떻게 사람이 걸어다니는 것일까? 이것도 바로 수평 잡기의 원리를 이용한 거야. 줄을 딛고 선 발이 축이 되고 머리, 엉덩이, 양팔 등을 이용해서 몸의 수평을 잡는 것이지. 또 부채와 같은 도구를 이용해서 더 쉽게 수평을 잡기도 해.

외줄 타기

[네이버 지식백과] 모든 물체의 무게 중심은 한가운데일까? (천재학습백과 초등 과학 4-1)

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