깊이에 숨은 눌림의 규칙

지구과학 2 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
학년
이름
점수

안내 — 이 평가지에는 개념 용어가 일부러 빠져 있습니다. 지시를 따라 손으로 직접 해 본 뒤, 그 결과를 여러분의 말로 해석하고 성찰하여 서술하세요. 정답 문장이 정해져 있지 않으니, 이유를 붙인 자기 생각이면 됩니다.  예제: 1 ㎡ 바닷물 기둥 (10 m 층 = 약 100 kN) (비교용: 주변보다 가벼운 물덩어리 한 층 (90 kN))

1

활동 — 순서대로 해 보기

30점
  1. [칸 A]에 10·20·30·40 m 깊이에서 위쪽 물이 1 ㎡를 누르는 힘을, 10 m 층 하나당 100 kN씩 더해 적어 보세요.
  2. [칸 A]의 네 값을 보고, 깊이가 2배·3배가 될 때 누르는 힘은 몇 배가 되는지 값 옆에 적어 보세요.
  3. [칸 B]에 20~30 m 물층 하나의 아랫면을 위로 미는 힘(30 m 값)과 윗면을 아래로 누르는 힘(20 m 값)을 옮겨 적어 보세요.
  4. [칸 C]에 (아랫면을 위로 미는 힘) − (윗면을 아래로 누르는 힘)을 구해 적어 보세요.
  5. [칸 D]에 그 10 m 물층 하나의 무게 100 kN을 적고, [칸 C]의 값과 같은지 비교해 보세요.
  6. 그 층을 무게 90 kN인 가벼운 층으로 바꾸고, [칸 E]에 (위로 미는 힘의 차 100) − (그 층 무게 90)을 구해 적어 보세요.
칸 A — 깊이별 누르는 힘 (10·20·30·40 m, 1 ㎡ 위)
칸 B — 고른 물층 — 아랫면 위로 미는 힘 / 윗면 누르는 힘
칸 C — 아랫면 미는 힘 − 윗면 누르는 힘
칸 D — 그 10 m 물층 하나의 무게
칸 E — 가벼운 층(90 kN)일 때: 미는 힘 차 − 층 무게
2

해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기

40점

(1)[칸 A]에서 누르는 힘이 깊이에 딱 비례해 보였습니다. 이것은 이 네 숫자라서 생긴 우연일까요, 어떤 깊이에서도 성립하는 규칙일까요? 5 m·25 m 같은 다른 깊이를 직접 골라 힘을 구해 확인한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)

✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 고른 깊이 ___ m에서 힘을 구해 보니 …

(2)[칸 C]와 [칸 D]의 값이 같았습니다. 이 물층이 위로도 아래로도 움직이지 않고 가만히 있는 까닭을, 그 층에 작용한 두 힘의 관계로 설명해 보세요. (15점)

✎ 아래에서 미는 힘이 위에서 누르는 힘보다 ___만큼 크고, 그만큼이 그 층의 ___와 같기 때문에 …

(3)[칸 E]에서 가벼운 층은 결과가 0이 아니라 남는 힘이 생겼습니다. 이 층은 어떻게 될지(떠오른다 / 가라앉는다) 예상하고, 바다에서 층마다 무거운 정도가 다르면 물에 어떤 움직임이 생길지 여러분의 생각을 쓰세요. (10점)

3

성찰 — 활동을 내 것으로 만들기

30점

(1) 순서 다시 짜기 — 이 활동을 처음 하는 친구에게 나라면 어떤 순서로 시킬지 쓰고, 왜 그 순서인지 한 문장으로 이유를 붙이세요. 지워도 되는 단계가 있다면 그것도 쓰세요. (15점)

(2) 이름 붙이기 — 오늘 한 일을 세 문장으로 정리한 뒤, 각 문장이 가리키는 것에 교과서에서 배운(또는 배울) 과학 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)

평가 기준
활동 수행 (30점)깊이별 누르는 힘을 빠짐없이 구하고, 한 층에 작용하는 두 힘의 차와 그 층의 무게를 정확히 비교함상 · 중 · 하
해석 (40점)관찰한 규칙성에 근거를 들어 자기 말로 설명하고, 다른 깊이를 직접 골라 확인함상 · 중 · 하
성찰 (30점)활동 순서를 스스로 재구성하고, 자신의 경험에 알맞은 과학 용어를 연결함상 · 중 · 하
1/2

연습 문제

깊이에 숨은 눌림의 규칙 · 총 100점
학년
이름
점수

안내 — 1쪽에서 스스로 세운 개념을 이번에는 반복해서 적용해 봅니다. 풀이 과정을 빈 곳에 쓰고, 다 푼 뒤 맨 아래 정답으로 스스로 채점하세요.

1.정지한 물속에서 수압은 무엇 때문에 생기며, 깊이가 깊어질수록 수압이 어떻게 달라지는지 설명하시오.
2.담수(밀도 1000 ㎏/㎥) 속 깊이 20 m 지점에서 물에 의한 수압을 구하시오. (g = 10 ㎨, 대기압 제외)
3.어느 호수에서 깊이 10 m일 때 물에 의한 수압이 1.0×10⁵ Pa였다. 같은 물에서 깊이 30 m 지점의 물에 의한 수압을 구하시오.
4.물속에서 정지해 움직이지 않는 물덩어리 한 조각이 있다. 이 조각이 정지 상태(정역학 평형)를 유지하려면 아랫면이 위로 받는 힘, 윗면이 아래로 받는 힘, 조각의 무게 사이에 어떤 관계가 성립해야 하는지 쓰시오.
5.밀도가 주변 바닷물보다 큰 물덩어리와 작은 물덩어리가 같은 깊이에 놓였다. 각각 어떻게 움직이는지 부력과 무게로 설명하시오.
6.바닷물(밀도 1025 ㎏/㎥) 깊이 100 m에서 대기압(1.0×10⁵ Pa)까지 포함한 전체 압력을 구하시오. (g = 9.8 ㎨)
정답
1. 수압은 그 지점보다 위에 있는 물의 무게(중력) 때문에 생긴다. 깊이가 깊어질수록 위에 쌓인 물이 많아지므로 수압은 깊이에 비례하여 커진다. (수압은 모든 방향으로 같은 크기로 작용한다.) 2. P = ρgh = 1000 × 10 × 20 = 2.0×10⁵ Pa (200 kPa) 3. 수압은 깊이에 비례하므로 3배 → 3.0×10⁵ Pa 4. 아랫면이 위로 받는 힘 = 윗면이 아래로 받는 힘 + 조각의 무게. 즉 아래·위 수압 차로 생기는 위로 향한 알짜힘(부력)이 조각의 무게와 같아 힘의 평형(정역학 평형)을 이룬다. 5. 밀도가 큰 덩어리: 무게 > 부력 → 가라앉는다. 밀도가 작은 덩어리: 무게 < 부력 → 떠오른다. (이 밀도 차가 해수의 연직 운동·심층 순환을 일으킨다.) 6. P = P₀ + ρgh = 1.0×10⁵ + 1025×9.8×100 = 1.0×10⁵ + 1.0045×10⁶ ≈ 1.10×10⁶ Pa (약 11기압)
2/2