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[소년중앙] 우리 집 메이커스 랩 <2> 두 개의 다리

중앙일보 2017.05.15 11:12
누구 다리가 더 튼튼할까요? 긴장하지 마세요. 아빠·엄마 다리 중에서 선택하는 것은 아닙니다. 일자형과 삼각형 구조의 다리를 만들고 어떤 것이 더 튼튼한지 알아보는 것이죠. 창작과 함께 힘의 분산을 배울 수 있는 일석이조의 활동입니다.  
기획=황정옥 기자 ok76@joongang.co.kr, 글·사진=유만선 과천과학관 팀장

 
 
만들어보자 
도구 및 재료: 같은 높이의 의자나 테이블 2개, 쿠션, 컵, 동전 많이, 가위, 테이프, 빨대 20개 이상
① 의자 두 개를 빨대 2개를 이은 길이보다 좁은 폭으로 마주 보게 배치합니다.
② 빨대 2개를 이어 붙인 긴 빨대를 3개 만듭니다. 그 다음 긴 빨대 3개를 나란히 놓고 처음·가운데·끝을 일정한 간격으로 붙여 일자형 다리를 만듭니다.   
③ 동전을 담은 종이컵처럼 간단한 물건을 올려놓고 단단한지 실험합니다.   
④ 빨대를 둘씩 엮어 삼각 구조를 만들고 일자형 다리와 정삼각형이 되게 붙입니다. 각 삼각형의 위 꼭짓점들을 빨대와 테이프로 이어 붙여 삼각형 구조의 다리를 완성해요. 이때 테이프를 'X'자 형태로 감아야 연결 부위에서 여러 방향의 힘을 견딜 수 있죠. 
⑤ ③과 같은 물건을 올려놓고 일자형과 삼각형 구조의 단단함을 비교합니다. 또 일자형 다리를 손으로 살짝 휘어보고, 삼각형 구조 다리를 같은 방식으로 휘어보면서 튼튼한 정도를 느껴봅니다.   
 
생각해보자
 
강 남쪽에서 본 한강철교. (사진 출처=중앙포토)

강 남쪽에서 본 한강철교. (사진 출처=중앙포토)

숨어있는 과학 한 조각: 삼각형 트러스 구조(Truss structure)
 커다란 다리나 건물 지붕, 송전탑, 타워 크레인 등을 보면 길쭉한 선 모양 단위 구조물 여럿이 서로서로 연결돼 하나의 커다란 형체를 이룬 것을 볼 수 있어요. 이러한 구조물을 트러스(Truss) 혹은 트러스 구조(Truss structure)라고 부릅니다. 트러스라는 이름은 오래된 프랑스어 ‘trousse'에서 유래했다는데 그 뜻은 '서로 연결된 물체들의 집합'이라고 해요.
트러스 구조물은 보통 선 모양 단위 구조물이 여러 개의 삼각형 형태를 그리며 서로 연결된 형태를 띱니다. 마치 삼각형 그물처럼요. 삼각형 구조가 외부로부터 가해지는 힘을 각 단위 구조물들에 최대한 고르게 분산하는 특성을 보입니다.    
이 때문에 누운 일자 형태의 다리 구조물에 올려놓은 무거운 물체(동전이 든 컵)의 무게는 고스란히 누워 있는 빨대에 전부 전달돼 빨대가 크게 휘도록 하는 반면, 트러스 구조물 다리는 가해진 물체의 무게가 구조물을 구성하는 선 모양 단위 구조물(빨대) 각각에 분산돼 무게를 더 견디도록 해 주는 것이죠.  
 
인천의 한국근대문학관에 가면 120년 된 트러스 구조 지붕을 볼 수 있어요. 또 한강을 건널 때 성산대교나 한강철교를 자세히 보면 삼각형 트러스 구조가 보이죠. 프랑스 파리의 에펠탑도 트러스 구조를 활용한 아름다운 건축물이랍니다.
 
 
 
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