고등학교 과학 · 2022 개정
물리학
시뮬레이션거울과 렌즈, 빛의 합성
꽃과 눈을 끌어 평면거울에서 빛이 반사되어 눈에 들어오는 길과 거울 뒤의 상을 찾고, 볼록·오목 렌즈와 오목·볼록 거울로 상이 바로/거꾸로·크게/작게 보이는 까닭을 비교한다. 빨강·초록·파랑 빛을 섞고 화면의 화소를 확대하며, 초록 빛 아래 빨간 사과의 색을 예측한다.
만든 도구 HTML · JavaScript
시뮬레이션멀티탭 과부하
겨울 아침의 3D 방에서 드라이어·난로·주전자를 멀티탭과 벽 콘센트에 직접 꽂아 보며, 병렬로 꽂은 기구들의 전류가 멀티탭 선 하나로 모이는 것을 전류 막대와 열화상으로 확인한다. 실험대에서는 멀티미터로 직렬·병렬연결의 전압과 전류를 재고, 과부하 차단과 문어발을 고쳐 본 뒤 근거와 함께 안전 수칙을 고른다.
만든 도구 three.js
시뮬레이션스피커 공방
4분의 1을 잘라 낸 스피커에서 자기장 속 코일이 받는 힘이 진동판과 공기를 움직이는 과정을 느린 화면으로 보고, 공방에서 종이컵·접시·스티로폼으로 스피커를 설계해 소리 세기를 재고 직접 들어 본다. 같은 원리로 도는 전동기와 정류자, 자석에 끌리거나 밀리는 자성체까지 살펴본다.
만든 도구 three.js
시뮬레이션낙하 운동과 역학적 에너지
섬광 잔상을 남기며 떨어지는 두 물체의 시간-속력 그래프와 기록표로 1초마다 9.8 m/s씩 빨라짐을 찾고, 위치 에너지·운동 에너지 막대와 롤러코스터로 역학적 에너지의 전환과 보존을 확인한다. 공기 저항·마찰을 켜면 줄어든 역학적 에너지가 열 등으로 바뀐다(고등 연계).
만든 도구 Web VPython
시뮬레이션가상 분광기
어두운 실험실에서 방전관을 켜고 분광기 커서로 선의 파장을 읽어 원소의 ‘지문’을 찾고, 흡수 스펙트럼과 별빛으로 별의 구성 원소를 알아내는 5단계 시뮬레이션. 마지막 단계에서는 수소 원자의 에너지 준위로 선이 띄엄띄엄한 까닭을 확인한다.
만든 도구 three.js
시뮬레이션충격량과 안전장치, 충돌과 운동량
같은 속력의 수레를 콘크리트 벽·매트·에어백에 부딪쳐 멈추게 하고 힘-시간 그래프의 넓이로 충격량을 비교한다. 심화 탭에서는 두 수레를 충돌시켜 운동량의 합이 보존되는지 막대그래프로 확인한다(물리학 연계).
만든 도구 Web VPython
게임영구기관 특허 심사관: 멈추지 않는 기계를 심사하라
발명 심사국의 새내기 심사관이 되어 넘치는 바퀴, 물이 도는 방앗간, 자석 언덕, 바다의 열로 가는 배, 물 마시는 새, 스스로 충전하는 전기차를 시험대에서 직접 돌려 보고, 에너지 장부를 맞춘 뒤 근거 카드와 도장으로 판정하는 20~25분 이야기 게임입니다.
만든 도구 RPG Maker MZ
시뮬레이션간섭·회절 실험대
세워진 비누막의 색띠와 맨 위의 검은 막을 두 반사파와 반사에 의한 위상 변화로 설명하고, 레이저 이중 슬릿 무늬로 Δx = Lλ/d를 재며 ‘빛 + 빛 = 어둠’에서도 에너지가 보존됨을 확인한다. 단일 슬릿·회절격자·조리개 분해능을 정성적으로 탐구하고, 반사 방지 코팅·CD/DVD 트랙 간격·홀로그램으로 간섭을 쓰는 정밀 기술을 체험한다.
만든 도구 three.js
시뮬레이션광자 대포
진공 광전관의 금속판에 광자 대포로 빛을 쏘아 진동수·세기·금속·전압을 바꾸며, '빛은 파동일 뿐'이라는 예측과 실험을 다섯 번 겨룬다. 정지 전압으로 최대 운동 에너지–진동수 그래프를 그려 플랑크 상수와 한계 진동수를 읽고, 이미지 센서·광센서·태양전지로 광자 하나가 전자 하나를 움직이는 기술을 탐구한다.
만든 도구 three.js
시뮬레이션균형 실험실
시소 실험대에 추를 걸고, 모빌의 실을 옮기고, 블록·트럭·크레인이 넘어가는 조건을 찾으며 알짜힘과 돌림힘이 0일 때의 평형과 구조물의 안정성을 탐구한다. 모빌의 균형점이 두 질량의 내분점임을 수직선과 좌표평면에서 확인한다.
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시뮬레이션빛 시계
두 거울 사이를 빛이 오가는 빛 시계를 실은 우주선을 정거장 옆으로 지나가게 하며 시간 팽창을 직접 본다. 공 시계와 견주고, 보는 곳을 우주선으로 바꿔 서로의 시계와 길이를 재고, 하늘에서 내려오는 뮤온을 땅과 뮤온 두 관점에서 세어 확인한다.
만든 도구 three.js
시뮬레이션업데이트10.31스쿨존 정지 거리
학교 앞 3D 도로에서 운전석에 앉아 시험 차를 몰다가 주차된 차 뒤에서 튀어나온 시험용 인형을 보고 직접 브레이크를 눌러 내 반응 시간을 잰다. 속력, 노면, 차의 질량, 운전 중 휴대폰에 따라 반응 거리와 제동 거리가 어떻게 달라지는지 v–t 그래프의 넓이와 고속 카메라 섬광 사진 분석(등가속도 운동)으로 확인한다.
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시뮬레이션업데이트10.31우주 미아
안전줄이 끊어진 우주인이 공구를 던져 정거장으로 돌아간다. 던지는 순간 두 물체가 받는 힘을 힘-시간 그래프로, 던진 뒤의 운동량을 화살표와 막대로 재며 작용 반작용과 운동량 보존을 확인하고, 동료와의 충돌과 소화기 분사로 로켓의 원리까지 잇는다.
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시뮬레이션전기장 지형도
점전하가 만든 전위를 높이와 색으로 세운 3D 지형 위에 등전위선과 전기력선을 그리고, 시험 전하를 놓고 탐침으로 재며 E = kq/r²과 전기장의 중첩을 확인한다. 이미 그려진 지도만 보고 전기장의 방향·세기와 구름에 숨은 전하를 추리한다.
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시뮬레이션전자 한 개씩 이중 슬릿
진공관 속 전자총에서 전자를 한 번에 하나씩 쏘아, 점으로 도착한 전자가 쌓여 간섭무늬가 되는 과정을 본다. 슬릿을 닫고, 경로 탐지기를 켜고, 가속 전압(드브로이 파장)을 바꾸며 확률 파동으로 결과를 해석하고, 공·물결과 비교한 뒤 전자 현미경으로 이어 간다.
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시뮬레이션피스톤 열기관
유리 실린더 속 기체를 데우고 식히고 추를 얹으며 등적·등압·등온·단열 과정에서 Q = ΔU + W를 확인하고, 순환을 닫아 추를 들어 올리는 엔진과 캠 바퀴 엔진을 설계해 열효율의 한계를 탐구한다. 에너지 알갱이와 기체 확산으로 비가역 현상을 엔트로피(경우의 수)로 설명한다.
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시뮬레이션GPS 시계 보정 끄기
GPS 위성의 시계는 왜 일부러 ‘틀리게’ 맞출까? 3D 지구에서 위성 신호로 위치를 찾고, 높이 효과와 속력 효과를 켜고 끄며 하루 +38.5 μs를 확인한 뒤, 보정을 끄면 땅 시계를 믿는 단순한 수신기라면 계산한 위치가 하늘로 뜨고, 실제 수신기라면 시각이 어긋나는 모습을 본다. 등가 원리, 탈출 속도와 대기, 로켓의 궤도 진입, 블랙홀까지 6단계 시뮬레이션.
만든 도구 three.js