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비행기 원리 완전정복 목록

조회 : 17537 | 2005-01-14

1. 실험 목적
“나도 새처럼 하늘을 날아봤으면 좋겠다!”
최초로 이러한 생각을 실현한 사람은 누굴까?
고대 그리스 신화에 나오는 기술공인 다이달로스(Daedalus)는 마이노스왕에 의해 감옥에 갇혀 있었다. 다이달로스는 그의 아들, 이카루스와 날개를 달아 하늘을 날 계획을 세웠다고 한다. 다이달로스는 크레타에서 나폴리까지 비행하는데 성공했다. 그러나 이카루스의 지나친 욕심은 태양에 넘 가까운 곳까지 날아가려 했고 그만 붙인 날개가 녹아버리는 바람에 땅으로 떨어져 죽음을 맞았다고 한다.

하늘을 나는 희망을 갖고 처음으로 이것을 실현한 사람들은 중국 사람들이었다. 기원전 400년전에 그들은 ‘연(Kite)’을 발명했다. 처음에 연은 종교적인 목적이나 날씨를 알아보려는 의도로 쓰였는데 연의 발명은 이후 열기구나 글라이더를 발명하는데 시발점이 되었다.

레오나르도 다빈치는 1480년 비행에 대한 최초의 학문적 연구를 시작했다. 그는 100점 이상의 습작을 그렸고 그의 비행 이론에 대해 설명했다. 이후 수많은 과학기술자들이 다양한 모양의 비행기를 만들었고 이를 몸소 타고 시범 비행하다 목숨을 잃기도 했다. 이후 동력장치를 부착한 비행기를 발명하게 되었고 마침내 1903년에 라이트형제(Orville and Wilbur Wright)가 글라이더 형태의 비행기를 만들어서 이를 운전하여 시범 비행에 성공했다.

글라이더, 경비행기, 여객기, 헬리콥터, 제트기 등등 인류는 하늘을 날 수 있는 여러 가지의 탈것들을 발명하였고 이를 통해 편의를 제공하고 있다. 비행기에 숨겨진 비행 원리, 옛날 사람들이 그토록 알고 싶어 했던 하늘을 나는 비밀을 알아보자.




2. 실험준비물
A4용지, 빨대, 빳빳한 종이(예를 들어, OMR 답안지), 종이 접착제(또는 풀), 자, 가위, 칼, 셀로판테이프



3. 실험방법
첫째, 빨대 비행기 날리기
① 빳빳한 종이 (가로 9Cm 세로 1.5Cm / 가로 12Cm 세로 2Cm) 2장을 준비한다. 그리고 빨대를 21Cm 크기로 자른다.
② 빨대의 양 끝에 접착제(본드) 또는 스카치테이프를 이용해서 종이를 말아 붙인다. 이 때, 종이의 한쪽 끝을 자로 누르고 손으로 반대쪽 끝을 당기면 자연스럽게 둥근 모양이 된다
③ 완성된 빨대비행기를 날려 보자. 빨대만을 던졌을 때와 비교해 보자 

 

 


1


둘째, 종이 비행기 날리기
① 기본형 종이 비행기를 접어서 날린다
② 오징어형 비행기를 접어서 날린다

셋째, 풍선 비행기 날리기
① 공기를 많이 불어 넣은 풍선과 공기가 적게 들어간 풍선 중에 어떤 것이 더 잘 날까?
② 풍선의 모양은 둥근 것과 길쭉한 것 중에 어떤 것이 더 잘 날까?



4. 실험 속 과학원리
비행기 날개를 옆에서 보면 위가 볼록하고 아래가 평평한 모양이다. 이것을 유선형이라고 한다. 비행기가 앞으로 나아가면 날개 주위에 공기가 흐른다. 유선형의 날개는 날개의 위로 흐르는 공기가 아래쪽으로 흐르는 공기보다 빨리 이동한다. 이 때 생기는 날개 위쪽 과 아래쪽 사이의 힘의 차이로 인해 날개는 위로 힘을 받는다. 이 힘을 양력이라고 한다.

글라이더는 가장 간단한 날개를 가진 비행기다. 글라이더는 따로 동력장치가 없기 때문에 무게를 이기고 뜨는데 필요한 양력을 얻기 위해 출발할 때 끌어준다. 그러면 글라이더가 공중으로 날아 올라 비행하게 된다. 글라이더는 이륙한 뒤 중력 때문에 생기는 추진력을 받아 고도가 조금씩 낮아지면서 앞으로 나아간다. 공기와의 마찰은 항력이라는 힘을 발생시켜 글라이더를 뒤로 잡아당긴다. 종이비행기와 빨대 비행기의 원리도 이와 비슷하다. 처음에 높은 위치에서 출발시킨 종이 비행기는 땅으로 떨어지는 동안 양력을 받으므로 비교적 천천히 떨어지면서 날게 된다.

참고: NASA 홈페이지, http://www.ueet.nasa.gov/StudentSite/dynamicsofflight.html



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