기어 변속

언제 기어를 변속하나요?

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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.

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이 자동차는 기어 트레인의 교체가 가능할 뿐 아니라, 기어 변속의 효과를 눈으로 볼 수 있어요!

테스트를 해보세요.

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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.

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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.

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두 개의 베벨 기어를 사용하여 두 번째 기어 트레인을 만드세요.

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동일한 기어를 사용하여 세 번째 기어 트레인을 만드세요.

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만일 시간이 된다면 보통의 기어를 사용하여 네 번째 기어 트레인을 만드세요.

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만일 시간이 된다면 동일한 기어를 사용하여 다섯 번째 기어 트레인을 만드세요.

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결과를 요약하세요.

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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?

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무엇을 잘했나요? 뭔가 더 잘할 수 있지 않았을까요?

이제 언제 기어 변속을 해야 할지 잘 알겠죠? 훌륭해요. 곧바로 다음 수업을 향해 전속력으로 달려가보아요!