[초4 과학] 무게 재기 (무게와 질량의 차이는?)

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오늘의 공부와 함께 하는 기초과학 정리 시리즈! 드디어 4학년 과학으로 넘어왔다. (배울 점이 많으니, 꼭 넘어가지 않도록 하자.)

무게 재기 (초등학교 4학년 1학기 과학)
키워드: 무게, 저울, 용수철저울, 수평 잡기, 윗접시저울

1. 용수철로 무게 재기

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* 무게란?
- 지구는 지구 중심으로 물체를 끌어당기고 있음.
- 물체가 무겁다는 것은 지구가 그 물체를 더 세게 끌어당긴다는 것을 뜻함.
- 무게: 지구가 물체를 끌어당기는 힘의 크기
→ 무게 재기: 지구가 물체를 끌어당기는 힘의 크기를 재는 것

* 지구와 달에서의 무게 재기
- 달이 물체를 끌어당기는 힘은 지구의 1/6 정도임.
→ 달에서는 지구에서의 몸무게가 1/6로 줄어듦.

* 무게와 질량의 차이
- 무게: 지구가 물체를 끌어당기는 힘의 크기, 측정하는 장소에 따라 달라질 수 있음. 단위는 N(힘의 단위) 사용.
- 질량: 물체를 이루는 물질의 양, 측정하는 장소에 바뀌어도 항상 일정함. 단위는 g, kg 사용.
(일상생활에서 무게를 이야기할 때 kg을 혼용해서 쓰긴 하는데 무게는 원래 N이 맞다.)

* 무게 측정 기구
- 용수철의 성질을 이용한 것: 가정용 저울, 용수철저울, 체중계
- 수평 잡기의 원리를 이용한 것
- 전자 저울

* 가정용 저울
접시와 영점 조절 나사, 바늘, 눈금으로 이루어져 있음.
사용방법은 다음과 같다.
- 저울을 평평한 곳에 놓고 바늘이 영점을 가리키는지 확인한다.
- 접시에 무게를 재려는 물체를 올려놓는다.
- 바늘이 가리키는 눈금을 읽어 무게를 확인한다.
물체가 무거울수록 바늘은 더 많이 돌아간다.
물체가 무거울수록 용수철은 더 많이 늘어난다.

무게를 가하니 용수철이 늘어난 모습. Source: 우등생전과 과학 초 (학습백과 Zum)

* 용수철 저울
(구조)
- 영점 조절 나사: 아무것도 매달지 않았을 때 저울의 눈금이 0을 가리킬 수 있도록 하는 나사
- 표시자: 물체의 무게에 해당하는 숫자의 눈금을 가리키도록 되어 있음. (표시자의 모습은 아래 이미지에 있다.)
- 눈금: 물체의 무게를 나타냄. kg 단위와 N단위가 함께 표시되거나 kg단위만 표시됨.
(사용 방법)
- 아무 것도 매달지 않았을 때 저울의 눈금이 영점을 가리키도록 영점 조절 나사로 조정한다.
- 재고자 하는 물체를 고리에 매단다.
- 표시자가 멈추면 눈금을 읽는다.
(용수철저울로 무게 재기 실험)
- 스탠드에 용수철을 걸고 고리에 지퍼 백 걸기
- 영점 조절 나사를 돌려 표시자를 영점에 맞추기
- 지퍼 백에 물체를 넣고 무게 재기

표시자 모습. Source: EBS

* 용수철의 성질 알아보기
용수철에 매단 물체의 무게를 일정하게 늘리면 용수철의 길이도 일정하게 늘어난다.
용수철에 매단 물체를 없애면, 용수철의 길이는 원래대로 돌아온다.

2. 수평 잡기로 무게 재기

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* 수평 잡기의 원리를 이용한 무게 측정 기구
- 윗접시저울 (접시가 막대 위에 붙어있음.)
- 양팔저울 (접시가 걸려 있음.)
- 대저울 (막대가 걸려있음.)

수평: 어느 쪽으로도 기울어지지 않고 평형을 이루고 있는 상태

수평 잡기: 어느 쪽으로도 기울어지지 않고 평형을 이루도록 조작하는 것.

수평 잡기를 하는 방법
- 무게가 같은 물체로 수평 잡기 (끈이나 받침대를 가운데에 위치시키면 수평이 잡힘.)
- 무게가 다른 물체로 수평 잡기 (끈이나 받침대를 무거운 곳에 가깝게 위치시키면 수평이 잡힘.)

* 수평 잡기에 영향을 미치는 요소
- 물체의 무게
- 받침점과 물체 사이의 거리

* 수평 잡기의 원리
1) 물체의 무게가 같은 경우
- 두 물체를 받침점으로부터 같으 ㄴ거리에 놓으면 수평이 잡힘.
2) 무게가 다른 물체로 수평 잡기
- 무거운 물체를 가벼운 물체보다 받침대에 더 가까이 놓으면 수평이 잡힘.

* 윗접시저울로 무게 재기
(구조)
접시, 눈금, 바늘, 영점 조절 나사
(분동)
물체의 무게를 정확하게 재기 위하여 표준으로 만든 금속 물체
분동의 종류에는 100g, 50g, 10g, 1g, 0.5g, 0.1g 등이 있다.
(사용 방법)
- 영점 조절 나사를 돌려 윗접시저울의 영점을 조절한다.
- 주로 사용하는 손의 반대편 접시에 재고자 하는 물체를 올려놓는다.
- 주로 사용하는 손 쪽의 접시에 집게로 분동을 올려놓는다.
- 여러 가지 무게의 분동을 올려놓으면서 저울이 수평을 이루도록 한다.
- 윗접시저울의 수평이 잡히면 분동의 무게를 모두 합하여 물체의 무게를 구한다.

* 여러 종류의 저울 분류하기
1) 용수철의 성질을 이용한 저울: 바늘이 눈금을 표시하거나 눈금판이 돌아감.
가정용 저울, 판지시 저울, 용수철저울

2) 수평 잡기의 원리를 이용한 저울: 긴 막대에 받침점이 있음. 접시에 물체를 올려놓거나 고리에 물체를 걸어 추나 분동으로 수평을 맞춤.
대저울, 양팔저울, 윗접시저울

3) 전자저울: 물체의 무게가 숫자로 나타나 정확하게 측정할 수 있음. 오늘날 많이 사용되고 있음.
매다는 전자저울, 휴대용 전자저울, 이동식 전자저울