기어 변속
언제 기어를 변속하나요?
기어 시스템을 사용하면 피동 기어를 움직이기 위해 필요한 구동력을 조정할 수 있어요. 차를 운전할 때도 저단 기어에서 출발했다가 속도가 붙는 대로 고단 기어로 변속을 하잖아요.
기어를 가속하거나 감속하는 것이 어떤 상황에서 유용할까요?
여기 보이는 *기어 달린 자동차*를 조립하세요.
이 자동차는 기어 트레인의 교체가 가능할 뿐 아니라, 기어 변속의 효과를 눈으로 볼 수 있어요!
테스트를 해보세요.
모델을 단단하고 평평한 표면 위에 놓으세요. 기어의 포인터와 기준 모터의 포인터가 모두 위를 향하도록 해야 해요. 프로그램을 실행하고, 기어 포인터를 추적하여 회전수를 계산하세요. 회전 방향을 관찰해야 해요.
기준 모터가 한 바퀴 회전을 완료하고, 모터 두 개가 동시에 회전을 멈추나요?
초음파 센서의 활용:
초음파 센서는 음의 펄스를 일으켜서 원뿔 모양의 음향 영역을 만들고, 그 안에 있는 물체를 탐지하는 기능을 해요. 실험을 시작할 때, 자동차의 근처 또는 음향 센서의 감지 영역 안에 서 있지 마세요. 가장 좋은 위치는 초음파 센서의 뒤쪽이에요.
결과를 기록하세요.
실험 번호, 기어비, 어떤 일이 벌어질 것인지에 대한 예측, 이동 거리, 그리고 속도를 테스트표에 기록하세요. 다른 관측 결과를 기록할 수 있도록 충분한 공간을 남겨두어야 해요.
기본 기어비를 이용해 실험을 수행하고, 아래의 “힌트”에 제시된 다른 기어 트레인 대안을 하나씩 사용하여 실험을 반복하세요.
실험 수행:
실험을 수행하는 중에 아래의 팁을 늘 염두에 두어야 해요.
- 이동 거리(cm 단위), 속도(m/s 단위), 회전 속도(초당 회전수)가 디스플레이에 표시됩니다.
- 각 기어 트레인 대안별로 실험을 최소 세 번 이상 수행하고, 가장 신뢰할 만한 결과의 보장을 위해 평균값을 사용하세요.
기어 변속:
첫 번째 기본 기어 트레인을 분리하세요.
두 개의 베벨 기어를 사용하여 두 번째 기어 트레인을 만드세요.
동일한 기어를 사용하여 세 번째 기어 트레인을 만드세요.
만일 시간이 된다면 보통의 기어를 사용하여 네 번째 기어 트레인을 만드세요.
만일 시간이 된다면 동일한 기어를 사용하여 다섯 번째 기어 트레인을 만드세요.
결과를 요약하세요.
각 기어 트레인 대안의 평균값을 이용해 기어 트레인이 이동 거리와 자동차의 속도와 어떤 관계가 있는지를 분석하세요.
빠른 자동차를 설계할 때 어떤 기어비를 선택하고, 무거운 짐을 옮겨야 하는 자동차를 설계할 때는 어떤 기어비를 선택해야 할까요?
어땠나요?
무엇을 잘했나요? 뭔가 더 잘할 수 있지 않았을까요?
이제 언제 기어 변속을 해야 할지 잘 알겠죠? 훌륭해요. 곧바로 다음 수업을 향해 전속력으로 달려가보아요!