분야 06
구조물과 재료
다리가 버티고 탑이 서 있는 이유
다리, 탑, 지붕, 골조 같은 구조물은 하중을 견뎌요. 어떤 모양을 고르고 어떤 재료를 쓰는지에 따라 구조물이 버틸지 무너질지가 정해져요.
배우게 될 내용
- 하중, 인장력, 압축력이란 무엇인지
- 삼각형이 구조물을 단단하게 만드는 이유
- 재료의 성질: 단단한지 유연한지, 강한지 잘 부서지는지
- 약한 곳을 찾아 보강하는 방법
실험 예시
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빔으로 다리를 만들고, 너무 많이 휠 때까지 무게를 올려 보세요.
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같은 하중에서 사각형 틀과 삼각형 틀을 비교해 보세요.
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같은 탑을 서로 다른 재료로 만들어 보세요.
만들어 볼 수 있는 것
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트러스 다리
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바람에 견디는 탑
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크레인 팔
이 예시는 이 분야에서 어떤 활동을 하는지 보여 줘요. 실제로 공개되는 수업은 다를 수 있어요.
시뮬레이션이 단순화하는 부분
- 재료는 몇 가지 간단한 성질로만 표현해요. 실제 재료에는 결함이 있고, 시간과 날씨에 따라 변해요.
- 결과는 설계가 모델 안에서 어떻게 동작하는지를 보여 줘요. 실제 건물에는 전문 엔지니어와 안전 점검이 필요해요.
모든 시뮬레이션은 현실을 단순화해요. 어떻게 단순화하는지 아는 것도 공학을 배우는 과정의 일부예요.
관련 교과
물리, 수학(기하), 건축, 미술
다른 분야와의 연결
구조물은 역학을 바탕으로 하며, 로봇에서 건물까지 모든 것을 떠받쳐요.
알아 두면 좋아요
삼각형은 변 하나의 길이가 바뀌지 않는 한 모양이 바뀌지 않아요. 그래서 크레인, 지붕, 자전거 프레임에는 삼각형이 가득해요.