[중3 과학] 3차시
갈릴레이, 등속운동으로 세상의 편견을 깨다!
여러분은 불합리하다고 생각되는 상황에서 당당하게 자신의 생각을 주장해본 적이 있나요?
과학자 중에서 그 당시에 편견을 모두 깨버리고 당당하게 자신의 길을 간 사람이 있습니다. 바로 과학자, 갈릴레이입니다. 그는 당시에 편견을 깨기 위해 끊임 없이 실험하고 검증하여 많은 사람들에게 새로운 과학적인 시각을 제시한 사람입니다. 오늘은 갈릴레오 갈릴레이의 이야기를 읽어봅시다.
#출생
갈릴레오 갈릴레이는 1564년에 태어났어요. 갈릴레오의 고향에는 맏아들의 이름을 붙일 때 성을 변형해서 사용하는 풍습이 있어서, 그의 이름이 ‘갈릴레오’가 되었어요. 갈릴레이는 그야말로 편견에 대항하는 사람이었는데요, “나는 내가 직접 보고 경험한 것만을 믿는다.”라는 명언을 남겼다고 하네요. 도데체 그는 어떤 사람이었을까요?
#편견 깨기
여기서 잠깐!
우리 주변에서도 여러 가지 편견들이 있지요? 여러분이 생각하는 편견은 어떤 것인가요?
우리 주변에서 존재하는 불합리한 편견은 어떤 것이 있는지,
그 편견이 왜 불합리한지 왼쪽 링크에 접속하여 적어보세요. 우리 속 시원하게 이야기해봅시다~!!^^
#반대로 생각하기
그러면 갈릴레이 이야기를 계속 이어가겠습니다.
여러분 물질은 왜 움직일까요?
갈릴레이가 살아갈 당시의 사람들은 물질을 움직이는 원동력인 ‘임페투스’라는 것이 있다고 생각했어요. 처음 물체를 강하게 밀면 물체 안에 ‘임페투스’가 들어가서 물체가 움직이게 된다는 말이지요. 그 ‘임페투스’는 구멍난 풍선에 바람이 빠지듯이 물체가 움직이면서 그 세기가 차츰 줄어들다가 결국 0이되고 물체는 멈추게 된다라고 생각한 거지요.
그러나 갈릴레이는 반대로 생각했어요.
“물질이 왜 움직일까?” 라고 생각한 것이 아니라,
“물질이 왜 멈출까?”
라고 반대로 생각했답니다. 즉 갈릴레이는 “물체는 원래 움직인다”라고 생각한 것이지요. 우주에 천체들이 계속 움직이는 것처럼요.
#사고실험
갈릴레이는 물체는 원래 움직이게 되니까 A 위치에서 공을 놓았다고 상상해보았습니다. 공은 빗면을 따라 내려갔다가 최저점에서 자연스럽게 다시 올라오겠지요. 어디까지 올라올까요?
갈릴레이는 만약, 바닥이나 공기가 공의 움직임을 방해하지 않는다면, 그림에서 A 위치에서 놓아버린 공은 B 위치에서 멈추게 될 것이다라고 생각했어요. 공을 맨 처음 놓았던 높이에 도달할 때까지 움직인다는 말이 되겠지요. 그러고는 생각을 이어나갔습니다. 이번에는 경사를 좀 더 완만하게 해서 다시 실험한다면 공은 C 위치에서 멈추게 될 것이다, 그리고 경사를 더 완만하게 한다면 D 위치에서 멈출 것이다. 마지막에 경사를 아예 없애버린다면 어떻게 될까요?
경사가 없어 원래 높이로 올라가지 못하는 공은 "일정한 속도"로 계속해서 직진하겠지요. 물른, 공기의 저항이나 바닥의 마찰이 없다면 말이에요.
E 의 공처럼 같은 속도로 움직이는 물체의 운동을 ‘등속운동’이라고 한답니다. 그러면 이번 시간에는 등속운동에 관해 알아보겠습니다. 아래의 학습지로 같이 공부해요~^^
왼쪽의 동영상도 참조해보세요~
학습지 3.pdf#등속운동
학습지의 내용에 따라 한 번 알아보겠습니다. 어렵지 않으니 잘 따라와보세요~
자동차 한 대가 자 위를 진행합니다.
1초 간격으로 사진을 찰칵! 찰칵! 찍은 것입니다.
속력 구하기
자동차가 1초에 몇 cm를 이동하나요?
네, 25cm를 이동하지요? (자동차 뒷 부분을 기준으로 자를 읽어주시면 됩니다.)
그러면 시간(초)에 따른 자동차의 위치를 적어봅시다.(자동차 뒷부분을 기준으로 하면 되겠지요?)
1초 지나면, 25cm 2초 지나면, 50cm, 3초 지나면 75cm, 그 다음부터는 학습지에 직접 적어보세요~^^
학습지 다음 표로 넘어 가겠습니다. 이번에는 1초 간격의 시간 구간마다 자동차의 이동 거리를 구하고, 그 시간 구간에서의 속력을 계산해보라고 하네요!
1초 간격의 시간 구간마다 자동차의 이동 거리는 얼마인가요? 앞 차와 뒷차 사이의 거리를 계산해보면 되겠지요?(유의점은, 이번에도 자동차 뒷 부분을 기준으로 해야한다는 것!) 그렇다면 0초~1초의 시간 구간에서 이동 거리는? 25cm! 이겠지요. 그 다음 표의 빈칸은 스스로 매워보세요! 속력은 얼마인가요? (속력은 이동거리를 걸린 시간으로 나누면 된답니다!)
속력은 '25cm/초'
2. 시간-이동 거리 그래프
이제는 첫번째 표의 내용을 그래프로 나타내어 볼게요! 각 시각 마다 자동차의 위치를 '순서쌍'으로 나타내고 그래프를 그려보면 된답니다.
0초에 자동차 뒷부분은 자의 몇 cm에 있지요? 0cm 이죠. 그렇다면 순서쌍은 (0, 0)이 되겠네요.
시간이 지남에 따라 자동차의 위치를 순서 쌍으로 나타내면 (1,25) (2,50) (3,75) (4,100) 입니다. 이제 순서쌍을 다 구했으니 그래프로 나타내어 볼게요!
여러분 이렇게 잘 나타내었나요??
이 그래프가 바로 '등속 운동의 시간-이동거리 그래프' 랍니다.
이 학습 내용은 암기하는 것이 아니고 등속운동의 개념과 그래프를 이해하는 것입니다!
그래프 모습이 '1차 함수' 모습이지요?
3. 시간-속력 그래프
이제는 두번째 표의 내용을 그래프로 나타내어 볼게요! 각 시간 구간 마다 자동차의 속력을 '순서쌍'으로 나타내고 그래프를 그려보면 된답니다.
0초~1초 구간에서 자동차의 속력은 얼마인가요? 25cm/초이죠. 그런데 순서 쌍을 나타내려고 하니 곤란하네요... 순서쌍은 숫자로 나타내어야 하는데, '0초~1초'를 어떻게 표현하지요? 곤란하지만 우리가 포기할 수는 없지요. 0초~1초이니까 그 가운데 숫자인 0.5로 합시다. 그러면 순서쌍은 (0.5, 25)가 되겠네요.
시간이 지남에 따라 자동차의 속력을 순서 쌍으로 나타내면 (1.5,25) (2.5,25) (3.5,25) (4.5,25) 입니다. 이제 순서쌍을 다 구했으니 그래프로 나타내어 볼게요!
여러분 이렇게 잘 나타내었나요??
이 그래프가 바로 '등속 운동의 시간-속력 그래프' 랍니다.
이 학습 내용은 암기하는 것이 아니고 등속운동의 개념과 그래프를 이해하는 것입니다!
이제 학습지 아래의 '정리하기'는 스스로 풀어보세요~!
#마침
수고하셨습니다! 오늘은 갈릴레이의 사고 실험에서 등장한 "등속 운동"이란 무엇인지, 등속 운동하는 물체의 시간에 따른 이동거리와 속력은 그래프로 어떻게 나타내어 지는지에 관해 학습했습니다. 중요한 내용이니 복습 잊지마시고~^^ 내일은 갈릴레이에 관한 또다른 이야기로 뵙겠습니다~!
내용구성 : 정재환( 대구중)