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도르래와 지레의 관계 ■ 지레의 종류지레는 받침과 지렛대(막대)를 사용하여 물체를 움직이는 장치입니다. 지레를 사용하면 물체를 움직이는 데 필요한 힘의 크기나 방향을 바꿀 수 있습니다. 이러한 지레는 사람이 힘을 주는 ‘힘점’, 물체에 힘이 작용하는 ‘작용점’, 지레의 받침대에 해당하는 ‘받침점’ 세 가지로 구성됩니다. 그리고 이 세 가지 요소의 배열에 따라 세 가지 종류의 지레로 나뉩니다. 지레는 받침점에서 힘점 사이의 거리가 받침점에서 작용점까지의 거리보다 길 때 물체의 무게보다 작은 힘으로 일할 수 있으며, 힘의 이득을 보는 대신 물체가 실제로 움직이는 것보다 더 많은 거리만큼 지레를 움직여야 하므로 일의 이득은 없습니다. ▲일상생활에서 1종 지레의 사용(장도로리 못 빼기)(출처: 에듀넷) 1종 지..

소리가 만들어지려면? ■ 소리가 만들어지는 원리 소리는 물체가 떨리면서 납니다. 물체가 떨린다는 것은 물리적 충격으로 인해 물체의 모양이 변형되었다가 다시 원래의 모양으로 돌아오는 것을 반복하는 것입니다. 기타를 연주할 때 기타의 줄을 손으로 퉁기면 기타의 줄은 순간적으로 한쪽 방향으로 변형되었다가 다시 원래의 모양으로 가기 위해 반대편으로 갑니다. 이 때 원래의 모양을 더 지나쳐 반대쪽으로 변형되게 되는데 다시 원래 모양로 가기 위해 움직임을 반복하다가 원래의 모양대로 돌아오게 됩니다. 이러한 과정이 떨림입니다. 따라서 기타 줄은 탄성이 떨어지면 새로운 줄로 갈아야 소리를 잘 낼 수 있습니다. 이러한 물체의 떨림으로, 공기 속에 ‘파동’이 생기게 되는데, 파동이란 공간이나 물질의 한 부분에서 생긴 떨림..

소리의 세기와 높낮이 ■ 소리의 특징소리는 소리의 세기, 높낮이, 음색으로 그 특징을 나타냅니다. 이것들은 소리의 3요소로서 세기, 높낮이, 음색이 사람의 목소리를 비롯하여 모든 소리를 구분할 수 있게 하는 기준이 됩니다. 소리는 공기 속을 전해오는 파동입니다. 따라서 소리를 이해하기 위해서는 파동에 대하여 알아볼 필요가 있습니다. 파동을 표현할 때는 파동의 진동수, 파장, 진행 속도, 진폭을 말합니다. 소리의 세기는 음파의 진폭을 의미하고, 이는 매질인 공기 분자가 얼마나 크게 흔들렸는지를 나타냅니다. 크게 진동하는 물체는 주변의 공기를 크게 떨리게, 즉 진동시킵니다. 따라서 진폭이 큰 음파를 만들게 됩니다. 평소에 말을 할 때에 에너지를 많이 써서 이야기하면 소리의 진폭이 커져서 목소리가 커집니다. ..

초음파와 초음속의 세계 ■ 초음파와 동물사람은 20~20,000Hz 범위의 진동수를 갖는 소리를 들을 수 있으며, 이러한 소리를 ‘가청 진동수 영역’에 있다고 합니다. 20,000Hz 이상의 소리는 일반적으로 들을 수 없으며, ‘초음파(supersonic wave)’라고 부릅니다. 초음파는 의료 기기, 거리 탐사에 이용되는 등 광범위하게 사용되고 있습니다. ▲초음파를 이용한 의료 검사(출처: 에듀넷) 박쥐와 돌고래는 초음파를 이용하는 대표적인 동물들입니다. 박쥐는 시각이 큰 기능을 발휘할 수 없는 환경에서 초음파를 이용해 성공적으로 적응한 생물입니다. 200년 전, 이탈리아의 과학자 라자로 스팔란차니는 박쥐가 어둠 속에서 어떻게 길을 찾는가를 조사하였습니다. 그는 박쥐의 눈을 가렸으나 박쥐는 여전히 잘 ..

혼합물이란? ■ 혼합물우리가 주변에서 보고 만지는 모든 사물은 물질로 이루어져 있습니다. 연필, 지우개, 옷, 신발, 가방, 컴퓨터, 냉장고, 장난감, 인형, 흙, 돌, 나무, 시냇물, 우리가 먹는 음식들, 우리의 몸, 모두 물질로 이루어져 있습니다. 이러한 물질들을 크게 두 가지로 나누어 볼 수 있는데, 첫 번째 여러 가지 물질들이 섞여 있는 ‘혼합물’, 두 번째 한 가지 물질로만 되어 있는 ‘순물질’입니다. 먼저 혼합물에 대해 알아보겠습니다. 혼합물이란, 고유의 성질을 가지고 있는 각각의 물질이 그 성질을 그대로 유지하면서 다른 물질과 섞여 있는 것을 말합니다. 예를 들면, 갖가지 맛있는 나물들이 들어 있는 비빔밥을 들 수 있습니다. 이 비빔밥에는 여러 가지 종류의 나물들과 고추장, 그리고 밥이 들어..

배설 기관의 구조와 기능 우리 몸의 배설 기관에는 오줌을 만들어 내는 신장(콩팥)과 땀을 만들어 내는 땀샘이 있습니다. 이러한 배설 기관은 몸속에 생긴 노폐물을 몸 밖으로 내보냄으로써 몸속의 상태를 항상 일정하게 유지할 수 있도록 해 줍니다. 신장은 혈액 속의 노폐물을 걸러 내어 오줌의 형태로 내보내 주는 배설 기관입니다. 길이 10cm, 너비 5cm, 두께 3cm 정도의 강낭콩의 모양으로 횡격막 아래에 등 쪽으로 좌우에 1개씩 자리 잡고 있습니다. 신장은 체내 대사 과정의 노폐물 등 생명체에 유독하고 불필요한 물질을 소변으로 배설하는 기능을 가지고 있습니다. 노폐물과 불필요하게 많은 수분, 그리고 무기 염류를 오줌으로 만들어 내보냄으로써 혈액 내의 이온 농도와 pH, 그리고 혈압을 조절해 주는 것이지요..

호르몬과 건강 ■ 호르몬을 분비하는 기관과 종류호르몬은 우리 몸의 특정 기관에서 만들어진 후 분비되어 혈액을 따라 이동하여 우리 몸의 세포나 기관에 작용하는 화학 물질입니다. 호르몬은 멀리 떨어져 있는 세포나 기관에 신호로 작용하여 우리 몸의 생리 작용을 조절하는데, 이 때 호르몬을 만드는 기관을 ‘내분비샘’, 호르몬이 작용하는 기관을 ‘표적 기관’이라고 합니다. 호르몬은 신체의 성장과 발달, 대사 및 항상성을 유지하는 데 중요한 역할을 담당하고 있습니다. ▲호르몬의 종류와 기능(출처: 에듀넷) ■ 호르몬과 질병호르몬들은 아주 작은 양으로도 기능할 수 있기 때문에, 우리 몸에서 일정한 비율과 농도로 존재합니다. 특정 호르몬이 우리 몸에서 너무 부족하거나 반대로 너무 많이 분비되면, 우리의 몸은 균형이 깨..

호흡이란? 만약 코와 입이 막히게 된다면 우리는 어떻게 될까요? 호흡을 할 수 없어 숨이 막혀 죽게 될 것입니다. 우리 몸의 세포는 영양소가 없어도 죽지만, 영양소가 있어도 산소가 없으면 에너지를 얻을 수 없어 죽게 되기 때문입니다. 폐는 이러한 호흡에 필수적인 기관입니다. 공기의 들숨과 날숨을 통해 산소를 얻고 이산화탄소를 배출하는 기관이 바로 우리 몸 속의 폐이기 때문입니다. 그런데 우리의 폐(肺;허파;lung)는 근육이 없어 스스로 움직이지 못합니다. 왜 그럴까요? 우리가 호흡을 통해 들이마신 산소는 폐로 들어가 폐의 모세혈관을 통해 온몸으로 퍼지고, 반대로 이산화탄소는 폐를 통해 몸 밖으로 내보내지는데 폐에 근육이 있으면 호흡 작용이 활발히 일어나야 할 폐의 두께가 두꺼워져 이산화탄소와 산소의 가..