아이작 뉴턴은 이런 걸 상상도 못했어요

학생들은 호버크래프트를 만들고 타고 운동 법칙을 배웁니다.

Cedar Springs — 나뭇잎 송풍기가 활기를 띠자 Nikko Munoz는 놀라움과 웃음이 섞인 작은 소리를 억누르기 위해 한 손으로 입을 막았습니다. 몇 초 안에 그녀가 앉아 있던 장치가 땅에서 떨어져서 Nikko를 Cedar Springs 고등학교 식당의 타일 바닥을 가로질러 밀어냈습니다.

그녀가 의자 더미를 아슬아슬하게 놓치고 방 반대편 끝 근처에 멈춰 섰을 때 그녀의 반 친구들은 박수를 쳤습니다.

"롤러코스터 같은 느낌이에요." Nikko는 자리에 앉으며 외쳤습니다. "정말 이상한 느낌이었습니다. 그게 제가 설명할 수 있는 전부입니다. 나무 조각 위에 나뭇잎 송풍기를 옆에 두고 방 전체를 떠다니는 것뿐이죠. 정말 이상해요!"

Jordan Covey 선생님은 신입생 개념 물리학 수업을 위한 2단계 실습의 두 번째 부분으로 "호버크라프트"를 만들었습니다. 연구실의 학문적 목표는 무엇입니까? 그것은 뉴턴의 세 가지 운동 법칙을 배우고 이해하기 위함이었습니다.

하지만 실제로 학생들을 합판 위에 올려놓고 교실을 가로질러 미끄러지듯 움직여 힘, 질량, 가속도를 보여주겠습니까? 그게 전부 코비의 생각이었어요.

Covey는 "내 학생들은 학문적인 것 이상으로 나에게 더 많은 의미를 갖고 있습니다. 이것이 바로 내가 과학을 가르치는 것을 좋아하는 이유입니다"라고 말했습니다. "나는 그들과 즐거운 시간을 보내게 되고, 그들은 지저분해지고 즐거운 시간을 보내며 자신이 하고 있는 일과 배우고 있는 것을 연결시킵니다."

법은 어떻게 작동하는가

연구실의 첫 번째 부분에서 학생들은 CD, 풍선, 병뚜껑, 글루건을 사용하여 "미니 호버크래프트"를 만든 다음 복도에 떠다니게 했습니다. Covey는 작은 팬이 바닥 위에 "에어하키 테이블 효과"를 생성함으로써 풍선에서 빠져나와 CD 아래로 흐르는 공기가 장치를 움직이게 하는 순 힘을 생성했다고 설명했습니다.

“뉴턴의 제3법칙은 힘이 동등하고 반대라는 것입니다.”라고 그녀는 말했습니다. "따라서 공기가 아래로 밀릴 때 바닥은 다시 위로 밀고 그 공기를 유지하며 이것이 움직임을 허용합니다."

두 명으로 구성된 팀은 누가 호버크라프트가 홀 아래로 가장 멀리 이동할 수 있는지 확인하기 위해 경쟁했으며 장치의 속도, 가속도, 순 힘 및 운동량을 계산하기 위한 측정을 수행했습니다. 학생들은 풍선 안의 질량(또는 공기)의 양을 늘리거나 줄이는 등 호버크라프트를 조정하여 이것이 성능에 어떤 영향을 미치는지 확인할 수 있었습니다.

서프라이즈 라이드

몇 주 후에 실제 테스트가 이루어졌습니다. 미니 호버크라프트의 데이터를 기록하고 분석한 후 신입생들은 문자 그대로 자신의 호버크라프트를 타고 질량이 움직임에 미치는 영향을 비교했습니다.

Covey는 합판, 플라스틱 랩, 덕트 테이프 및 나뭇잎 송풍기를 사용하여 실물 크기 버전의 호버크라프트를 만들었습니다(Cedar Springs Education Foundation의 보조금 덕분에). 그러나 개념은 동일했습니다. 나뭇잎 송풍기가 플라스틱 속으로 밀어 넣으면 호버크라프트가 들어 올려 학생을 바닥으로 데려갔습니다.

Nikko는 "(Covey)가 실제로 우리가 탈 수 있는 호버크라프트를 만들 줄은 전혀 몰랐습니다"라고 말했습니다. "(동급생)과 마찬가지로 그는 탔던 다른 사람들보다 작고 훨씬 더 빨리 갔다는 것을 알 수 있습니다. 따라서 질량이 클수록 가속하는 데 더 많은 시간이 걸린다는 것을 알 수 있습니다."

'그냥 나무 조각과 나뭇잎 송풍기를 옆에 두고 방 전체를 표류하는 것뿐입니다. 그래서 이상한!'

동급생 Connor Hansen은 크기와 질량과 관련하여 각 호버크라프트가 이동한 거리에 중점을 두었습니다. 그의 미니 호버크라프트는 무게가 더 가벼웠고 홀 아래로 추진하는 데 더 적은 힘이 필요했지만 47피트를 이동했습니다. 이에 비해 그를 승객으로 태운 실물 크기 호버크라프트는 훨씬 더 강력한 나뭇잎 송풍기에 의해 추진되었지만 방을 가로질러 27피트만 이동했습니다.

Connor는 또한 장치가 해당 거리를 이동하는 데 걸리는 시간도 기록했습니다.

"우리는 각각을 움직이는 데 필요한 속도, 가속도 및 힘을 알아내려고 노력하고 있으므로 이 모든 것을 찾으려면 질량, 시간 및 거리가 필요합니다."라고 그는 설명했습니다. "그 후에 모든 것이 조금씩 흘러내립니다. 거리와 시간에서 속도를 찾을 수 있고, 속도로 가속도를 찾을 수 있으며, 가속도로 힘을 측정할 수 있습니다."