집에서 하는 간단한 과학실험 - 아치와 평면의 힘의 차이

간단하게 쉽게 할 수 있는 실험만 진행

아치와 일반 평면의 힘의 실험
준비물: 다양한 종류의 책 약 20여권

우선 '아치(arch)'가 뭔지에 대해 개념 설명
- 터널, 육교(둥근형태), 옛날 성곽의 문 등
문제제기
- 어느 쪽의 힘이 더 클까?
- 답을 알려주지 말고, 실험으로 확인토록 함

아치와 평면다리를 구성하기 위해 적절한 거리를 측정하는 단계
거리를 맞추기 위해 다리를 구성하는 양 사이드를 무게에 의해 '움직이지 않도록 고정'시키는 것이 중요

규격있는 물건으로 무게를 측정하는게 좋으나, 어차피 같은 물건으로 무게를 측정할 예정이므로 아무거나 상관없음
재미적인 요소를 위해 아이의 장난감 투입 허용

우선 평면 다리(터널)를 설정
이것을 현실적인 건축물로 설명

평면다리의 결과 - 작은 책 약 12권 정도를 쌓아올리는 시점에서 다리가 붕괴
(사진상 촬영각도가 높아 책이 많아 보임, 다음 실험시에는 정확히 권수를 알 수 있도록 촬영 필요)

아치다리 구성 - 둥글기때문에 둥글게 말 수 있는 책과 책의 장력을 지탱해 줄 수 있도록 가급적 아래쪽에 설치

아치다리 결과 - 약 15권 정도를 쌓고, 장난감도 올려놓았으나 구조가 무너지지 않음
(평면 다리보다 더 많은 무게가 들어간 상황)

* 결과에 대한 설명은 간단하게(아이가 직접 설명하도록 질문)
- 원형이 힘이 더 많이 분산된다던가 하는 전문적인 소리는 아이는 잘 모른다.
- 그냥 놓는 것 보다 동그란게 힘이 더 쎄다.(o)

추가적인 실험을 더하면, 계속 책을 쌓게되면 결국 아치라도 붕괴가 된다는 사실
- 즉, 지탱할 수 있는 힘에 한계가 있다는 점
(아치 형태는 정교한 원이 아니면 힘을 지지하는 중심이 변하므로 적절한 아치도구를 사용한다.)