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☞ 과학으로 즐기는 2018 평창 동계올림픽! 2편
안녕하세요. 디사이언스 입니다!
2018 평창 동계올림픽이 열렸어요! 많은 종목의 경기가 흥미롭지만, 그중에서도 ‘동계올림픽의 꽃’이라고 불리는 종목인 피겨 스케이팅은 우리나라 국민에게 특별한 종목이에요. 2010년 동계올림픽과 2014 소치 올림픽에서 각각 금메달과 은메달을 따 국민에게 큰 감동을 줬기 때문이에요.
피겨 스케이팅에서 중요한 두 가지의 기술은 ‘회전’과 ‘점프’인데요, 여기에 어떤 과학의 원리가 있는지 알아보기로 해요. 우선 피겨 스케이팅에서 선수가 팽이처럼 빙글빙글 돌기도 하고, 폴짝 높이 점프를 하기도 하지요. 여기엔 어떤 과학의 법칙이 있을까요?
명품 회전과 점프엔 ‘각운동량 보존법칙’이 숨어있어요.
*각운동량 보존법칙: 피겨스케이트 회전의 비밀은‘각운동량 보존법칙’에 있다. 회전하는 물체는 각운동량을 갖는데, 이 각운동량은 회전 운동을 하고 있는 물체의 질량, 속도, 회전 반지름을 곱한 값이다. 따라서 회전할때팔을 오므리면 회전 반지름이 줄어들게 되고 계속 똑같은 각운동량을 유지하기 위해 속도가 더 빨라지게 되는 것이다.
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속도를 내면서도 안정되게 방향 전환을할수 있게 되었어요. 힘과 가속도, 원심력과 구심력에 대해 알고 나니 벌써부터 스키장이나 스케이트장에 가고 싶어 몸이 근질거릴 지경이에요. 하지만 여기서 멈출 순 없죠. 바로 겨울 스포츠의 꽃인 피겨스케이트가 있으니까요. 마치 요정처럼 우아한 동작으로 얼음 위를 누비는 피겨스케이트. 여학생이라면 꼭 한번 해 보고 싶은 종목일 거예요.
피겨스케이트의 동작 하나 하나가 다 아름답지만 특히 몸을 활처럼 제치며빠르게회전하는기술은정말놀라울정도예요. 사람몸이 팽이도 아닌데 어떻게 제자리에서 그렇게 빨리 회전할 수 있는 걸까요?
● 회전 속도의 비밀
각운동량은 회전 관성과 회전 속도의 곱이기도 하다. 회전하는 물체의 질량이 클수록, 또한 회전할 때 질량이 회전축에서 멀수록 회전 관성이 커진다. 회전 관성이란 회전에 저항하려는 성질이다. 회전 관성이 크다는 것은 회전에 저항하려는 힘이 크다는 것이다. 따라서 피겨 스케이트 선수가 회전을 하다 속도를 줄일 때는 팔을 벌리고 다리를 굽혀 회전 관성을 적게 한다. 반대로 속도를 빠르게 할 때는 팔과 다리를 오므려 회전 관성을 크게 한다.
<;수업안내>;
1. 대상 : 피겨 스케이팅의 회전과 점프 기술에 어떤 과학 원리가 숨어있는지 알고 싶은 누구나.
2. 제목 : 피겨 스케이팅, 회전과 점프의 과학 비결은?
3. 수업 목표
① 피겨 스케이팅의 회전, 점프 기술을 알 수 있다.
② 피겨 스케이팅 기술의 과학 원리인 ‘각운동 보존법칙’을 이해하고 설명할 수 있다.
③ 피겨용 스케이트의 특징을 설명할 수 있다.
4. 교과 연계
초등학교 5, 6학년 속력
5. 수업 지도 순서
2010년 올림픽에서 금메달을 딴 김연아 선수의 경기 영상을 보고, 인상적인 기술을 하나씩 생각해 본다 ▶ 피겨 스케이팅의 점프 기술의 종류를 소개한다 ▶ 피겨 스케이팅의 기술에 숨어있는 과학적 원리 ‘각운동 보존법칙’을 설명한다 ▶ 피겨용 스케이트의 특징을 설명한다.
