분야 01
역학
힘, 운동, 에너지: 모든 기계 뒤에 숨은 규칙
역학은 물체가 왜 움직이고, 빨라지고, 느려지거나, 멈춰 있는지 설명해요. 거의 모든 기계의 기초가 되는 분야예요.
배우게 될 내용
- 힘이란 무엇이며 여러 힘이 어떻게 합쳐지는지
- 마찰이 어떻게 도움이 되고, 또 어떻게 방해가 되는지
- 지레, 도르래, 경사로가 어떻게 일을 쉽게 만들어 주는지
- 에너지가 한 형태에서 다른 형태로 어떻게 바뀌는지
실험 예시
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기울기가 다른 경사로에서 수레를 굴려 속도를 비교해 보세요.
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지레의 받침점을 옮겨 가며 물체를 들어 올리는 가장 작은 힘을 찾아보세요.
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물체 아래의 바닥면을 바꿔 가며 마찰이 운동을 어떻게 바꾸는지 살펴보세요.
만들어 볼 수 있는 것
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수레와 멈춤 장치가 있는 경사로
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무거운 물체를 들어 올리는 지레
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간단한 도르래 장치
이 예시는 이 분야에서 어떤 활동을 하는지 보여 줘요. 실제로 공개되는 수업은 다를 수 있어요.
작은 모델 체험하기
이 작은 모델들은 바로 여기, 여러분의 브라우저에서 실행되며, 페이지를 한 번 불러온 뒤에는 오프라인에서도 계속 작동해요. 교육용으로 단순화한 모델이며, MEKALUMI 시뮬레이션 엔진이 아니에요.
팁: 왼쪽 기어를 끌어서 손으로 돌려 보세요.
맞물린 기어
각 기어의 톱니 수를 바꿔 보세요. 속도와 회전력이 어떻게 달라지는지 살펴보세요.
- 기어비
- 1 : 2
- 출력 속도
- 15 rpm · 2배 느림
- 회전력
- 2배
- 회전 방향
- 모터와 반대 방향
작은 기어가 큰 기어를 돌리면, 큰 기어는 더 느리게 돌지만 더 큰 힘을 내요. 윈치, 자전거, 시계도 이 원리를 이용해요.
모델: 마찰이나 미끄러짐이 없는 이상적인 기어. 모터 속도: 30 rpm.
시뮬레이션이 단순화하는 부분
- 물체는 보통 완벽하게 단단한 것으로 다뤄요. 찌그러지거나, 금이 가거나, 닳지 않아요.
- 마찰과 공기 저항은 간단한 공식을 따르지만, 실제 세계는 훨씬 복잡해요.
모든 시뮬레이션은 현실을 단순화해요. 어떻게 단순화하는지 아는 것도 공학을 배우는 과정의 일부예요.
관련 교과
물리, 수학(각도와 비율), 체육
다른 분야와의 연결
역학은 기구학, 구조물, 로봇공학의 바탕이 돼요.
알아 두면 좋아요
아르키메데스는 충분히 긴 지레와 디딜 곳만 있다면 지구도 움직일 수 있다고 말했다고 전해져요.