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초등 2학년 (7-8세)

초등 2학년 기계는 어떻게 움직일까

How Machines Work

무거운 물건을 적은 힘으로 들거나 옮기게 도와주는 도구를 간단한 기계라고 해요. 지레는 막대와 받침점으로 이루어져 있고, 받침점을 물체 가까이에 두면 반대쪽 끝을 작은 힘으로 눌러도 무거운 물체를 들 수 있어요. 톱니바퀴는 서로 맞물려 돌면서 힘을 전하고, 톱니 수가 다르면 도는 빠르기도 달라져요. 첫 그림에서는 받침점 자리를 옮기며 필요한 힘을 견주고, 둘째 그림에서는 두 톱니바퀴가 몇 바퀴씩 도는지 셀 수 있어요.

지레: 받침점이 만드는 차이

1칸
💡 지레의 비밀
①지레는 막대가 받침점을 중심으로 기울어지며 물체를 들어 올리는 기계예요
②그림의 물체 무게는 10이고, 받침점이 물체에서 1칸, 누르는 곳에서 5칸 떨어져 있으면 2의 힘으로 들 수 있어요
③받침점을 누르는 쪽으로 옮길수록 더 큰 힘이 들어서, 가운데(3칸과 3칸)에서는 10, 5칸과 1칸에서는 50이 필요해요
④어느 자리에서나 물체 무게 × 물체 쪽 칸 수 = 누르는 힘 × 누르는 쪽 칸 수예요. 10 × 1 = 2 × 5처럼요
⑤시소, 병따개, 가위도 지레를 이용한 도구예요

톱니바퀴: 맞물려 돌기

30%
⚙️ 톱니바퀴의 비밀
①톱니가 맞물려 있어서 한 바퀴가 돌면 다른 바퀴도 따라 돌아요
②맞물린 두 바퀴는 서로 반대 방향으로 돌아요
③톱니 12개짜리 큰 바퀴가 한 바퀴 돌면 톱니 8개짜리 작은 바퀴는 12 ÷ 8 = 1.5바퀴 돌아요. 그림의 빨간 점으로 셀 수 있어요
④작은 바퀴는 더 빨리 도는 대신 돌리는 힘은 약해져요
⑤시계, 자전거, 믹서기 속에도 톱니바퀴가 있어요

우리 둘레의 간단한 기계

🛞 바퀴: 굴려서 쉽게
①무거운 상자를 바닥에 대고 밀면 바닥과 쓸리는 힘이 커서 힘이 많이 들어요
②바퀴를 달면 굴러가서 훨씬 적은 힘으로 옮길 수 있어요
③자동차, 자전거, 여행 가방, 수레에 바퀴가 있어요
🔧 빗면: 높은 곳으로 쉽게
①물건을 높은 곳에 곧바로 들어 올리는 것보다 비스듬한 길(빗면)로 밀어 올리는 것이 힘이 덜 들어요
②대신 움직이는 거리는 길어져요
③나사못은 빗면을 기둥에 감아 놓은 모양이에요

정리

🎯 간단한 기계 정리
①지레: 받침점을 물체 가까이 두면 작은 힘으로 무거운 것을 들어요
②바퀴: 굴려서 적은 힘으로 옮겨요
③톱니바퀴: 힘을 전하고, 톱니 수에 따라 도는 빠르기가 달라져요
④빗면: 비스듬히 밀어 올려 힘을 덜 써요
⑤자전거에는 바퀴와 톱니바퀴, 브레이크 손잡이의 지레가 함께 들어 있어요

예제와 단원평가

예제 1
무게 10인 물체를 지레로 들 때, 받침점이 물체에서 1칸, 누르는 곳에서 5칸 떨어져 있으면 얼마의 힘이 필요할까요?
1
물체 무게 × 물체 쪽 칸 수 = 누르는 힘 × 누르는 쪽 칸 수이므로 10 × 1 = 힘 × 5예요.
2
10 = 힘 × 5이므로 힘은 10 ÷ 5 = 2예요.
▸ 2 (물체 무게의 5분의 1)
그림에서 받침점을 물체에서 1칸으로 맞추면 누르는 힘 2와 10 × 1 = 2 × 5가 나와요.
예제 2
우리 주변에서 지레의 원리를 이용한 도구에는 어떤 것이 있을까요?
1
가위, 병따개, 손톱깎이는 모두 지레를 이용한 도구예요.
2
받침점이 알맞은 자리에 있어서 작은 힘으로 자르거나 따거나 누를 수 있게 해 줘요.
▸ 가위 · 병따개 · 손톱깎이 (모두 지레를 이용해요)
간단한 기계는 힘을 덜 들이고 일하게 도와줘요.
단원평가 유형
지레에서 꼭 있어야 하는 것은 무엇일까요?
①받침점
②바퀴
③톱니
④용수철
⑤전기
▸ ① 받침점
1
지레는 받침점을 중심으로 막대가 기울어지며 물체를 들어 올려요.
2
바퀴는 굴리기, 톱니바퀴는 힘 전달, 빗면은 높은 곳으로 올리기를 맡아요.
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