고무줄 석궁 (Make a Crossbow with Rubber Bands)

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고무의 역사

우리는 고무줄, 고무장갑, 타이어, 지우개, 장화 등 고무로 만든 다양한 물건들을 사용하며 살아가요. 고무는 힘을 가해 주면 늘어났다가 힘을 빼면 다시 원래 모습으로 되돌아가는 ① 이라는 성질이 있을 뿐 아니라 부드럽고, 변형이 쉽고 방수가 잘되며 전기가 통하지 않는 성질이 있는 물질이기 때문이에요.
그런데 이 고무가 어떻게 만들어지는지 알고 있나요?
열대 기후 지역에서 자라는 ② 줄기에 상처를 내면 사진과 같이 하얀 수액이 나와요. 이렇게 얻은 수액을 건조, 응고시 키면 생고무가 됩니다. 오래전부터 남아메리카나 중앙아메리카 원주민들은 생고무로 탄력성 있는 공을 만들거나 신발, 항아리, 옷감에 발라서 방수용으로 사용하였다고 해요.
고무를 최초로 유럽에 소개한 사람은 아메리카 대륙을 발견한 콜럼버스예요. 콜럼버스는 아이티섬 원주민들이 잘 튀어 오르는 공을 가지고 경기하는 것을 보았어요. 공이 탄성을 갖게 하는 새로운 재료에 놀라 유럽에 고무를 소개했다고 해요.
고무나무에서 얻은 천연고무는 기온 변화에 민감해서 더워지면 고약한 냄새를 풍기면서 녹아내리고 끈적끈적해져서 들러붙었어요. 또 추워지면 딱딱하게 굳어 갈라지는 성질이 있어서 지우개나 장난감 등에 더 많이 사용되었지요.
미국의 ③ 는 천연고무의 단점만 개선하면 고무가 다양한 용도로 사용될 수 있는 중요한 물질이라고 믿었어요. 여러 가지 물질을 섞어서 새로운 고무를 만드는 실험을 반복하였지요. 1839년에 실수로 천연고무 덩어리와 황 혼합물을 난로 위에 떨어뜨리게 되었고, 황과 반응한 고 무가 천연고무와는 다르게 뜨거운 열을 받고도 탄성을 유지 한다는 사실을 발견했어요.
이처럼 고무에 황을 섞는 것을 ④ 이라고 하는 데 가황을 하여 고무의 탄성이 더 좋아졌고 기온 변화에 상관없이 고무를 오래 사용할 수 있게 되었어요. 그가 죽은 후 1898년 그의 이름을 딴 타이어, 고무 회사가 설립되었는데 지금도 여전히 운영되고 있다고 하네요.
현재는 천연고무, 가황 고무뿐만 아니라 다양한 방법으로 만든 합성 고무가 사용되고 있답니다.
하얀 수액이 나오는 고무나무 자료 제공 : Ji-Elle at wikipedia
찰스 굿이어(1800~1860) 그림 : Healy, George Peter Alexander
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다양한 물질 관찰하기

자전거를 이루고 있는 물질 관찰하기

자전거의 각 부분을 이루고 있는 물질과 성질을 연결하세요.
  • 물질 : ⓐ 고무 ⓑ 금속 ⓒ 가죽
  • 성질 : ㉠ 단단하고 잘 부서지지 않는다. ㉡ 질기고 부드럽다. ㉢ 탄력이 있고 잘 미끄러지지 않는다.
  • 물질 : ⓐ 고무 ⓑ 금속 ⓒ 가죽
  • 성질 : ㉠ 단단하고 잘 부서지지 않는다. ㉡ 질기고 부드럽다. ㉢ 탄력이 있고 잘 미끄러지지 않는다.
  • 물질 : ⓐ 고무 ⓑ 금속 ⓒ 가죽
  • 성질 : ㉠ 단단하고 잘 부서지지 않는다. ㉡ 질기고 부드럽다. ㉢ 탄력이 있고 잘 미끄러지지 않는다.

장갑의 용도와 용도에 맞는 재료, 재료의 성질 찾아보기

손을 보호하기 위한 장갑은 여러 가 지 종류가 있습니다. 야구공을 잡기 위해 사용하는 야구 글러브, 권투를 할 때 사용하는 글러브, 우주 비행사가 우주에서 작업할 때 사용하는 장갑 등 용도에 따라 모양과 재료가 매우 다릅니다. 털장갑, 고무장갑, 소방관 장갑의 용도를 생각해 보고 재료와 재료의 성질을 써 보세요.
장갑 종류
재료
용도에 따른
재료의 성질
장갑 종류
재료
용도에 따른 재료의 성질
장갑 종류
재료
용도에 따른 재료의 성질
장갑 종류
재료
용도에 따른 재료의 성질

고무의 성질을 이용한 여러 가지 물건

고무는 물이 스며들지 않는 방수성 물질이며, 마찰력이 커서 잘 미끄러지지 않습니다. 절연성이 있어서 전기도 잘 통하지 않습니다. 모양이 변형되면 원래 모양으로 되돌아가려는 탄성이 있는 물질입니다. 각 물건에 이용된 고무의 성질을 써 보세요.


아기의 양말 바닥


장갑 바닥


짐볼
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고무줄 석궁의 원리

활동1

조립설명도를 보고 고무줄 석궁을 만들어 보세요.

활동2 / 고무줄 석궁 관찰하기

(1) 고무줄 석궁으로 공을 발사할 때 고무줄의 모양과 길이는 어떻게 바뀌는지 관찰해 봅시다. 공을 발사한 후 고무줄은 원래 모양과 길이로 되돌아가요. 고무의 성질 중 모양이 변형되면 원래 모양으로 되돌아가는 ⑰ 때문이지요.
(2) 고무줄 석궁에서 발사된 공이 어떻게 날아가는지 관찰해 봅시다. 발사된 공은 ⑱ 을 그리면서 날아갑니다.

활동3 / 고무줄 석궁으로 공 멀리 날리기

고무줄 석궁으로 공을 멀리 날리려면 어떻게 해야 할까요? 고무줄 석궁을 (1)~(5)와 같이 조절하면 서 발사된 공의 날아간 거리를 관찰해 봅시다. 그리고 괄호 안의 맞는 말에 선택하세요.
(1) 손으로 발사대를 당겨 보세요. 발사대가 움직이면 고무줄의 길이가 변하게 됩니다. 고무줄의 길이가 ⑲ ( 많이, 조금 ) 늘어나면 공이 멀리 날아갑니다.

발사대를 손으로 당겨 주세요.

고무줄 길이가 조금 늘어나게, 많이 늘어나게 하면서 공이 날아간 거리를 관찰하세요.
(2) 석궁의 발사 각도를 ⑳ ( 45°, 80° ) 로 할 때 공이 멀리 날아갑니다.
(3) 장전해서 같은 거리만큼 당겨질 때 길이가 ㉑ ( 긴 , 짧은) 고무 줄로 당겼을 때 공이 더 멀리 날아갑니다.
(4) 장전해서 같은 거리만큼 당겨질 때 두께가 ㉒ ( 얇은, 두꺼운) 발사 각도 고무줄로 당겼을 때 공이 더 멀리 날아갑니다.
(5) 장전해서 ㉓ ( 1개의, 여러 개 겹친) 고무줄로 당겼을 때 공이 더 멀리 날아갑니다.