초5 초6 중1에게 토질역학을 가르치는데..

Question

토질역학 전단강도 (Mohr‑Coulomb)

흙이 전단 파괴될 때의 전단강도는 점착력 c와 내부마찰각 φ에 의해 결정됩니다. 유효수직응력 σ′(전응력 σ − 간극수압 u)를 사용하면 τ = c + σ′ tan φ 로 표현됩니다. 이 식은 전단강도가 수직응력에 비례해 선형적으로 증가한다는 기본 가정이며, 토질 설계·안정성 해석에 가장 널리 쓰입니다.

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ㅡㅡ이 개념을 아주 쉽게

전단강도는 흙이 버틸 수 있는 힘이고 전단응력은 흙 자체가 가지고 있는 하중에 의한 힘이란다.

끈적한 점토는 c라는 (cohesion) 결합력을 갖고 있고 모래는 점착력이 없어서 우리는 0으로 가정한다

시그마는 전응력 즉 전체 수직으로 받고 있는 흙 전체의 힘인데 여기서 지하수나 빗물 같은 침투수가 스며 들면 물에 의해서 흙입자간 간극수라는 물이 존재해 흙이 받을 힘을 물이 받아서 여기서 시그마 전응력에서 흙입자 사이 물이 받는 응력을 빼주는거야 즉 유효수직응력 σ′(전응력 σ − 간극수압 u)

그리고 여기서 tan φ란 흙입간 물리는 각도안데 이게 크면 톱니 처럼 꽉 물려서 잘 않 미끄러지로 이 값이 크고 점착력 c 와 유효응력 σ′ 흙 입자간 내부 마찰각 tan φ 이 세가지 모두가 크면 흙이 버티는 힘 전단강도가 우수하다고 본단다 이게 토질역학 모어라는 사람과 쿨롱이 만든 전단강도식이고 이걸 갖고 파괴포락선를 좌악 그어 그린게 너희들이 알아야하는 가장 중요하고 전문적인 식이다 알겠느냐

애들이 다 이해를 하던데 어렵나요?

Answer 1

안녕하세요. 이미영 초등학교 교사입니다.

초5~중1 수준에서는 쉬운 설명은 아니지만, 비유를 잘 사용해서 충분히 이해할 수 있습니다. 다만 한번에 개념을 모두 설명하기보다 점착력, 유효응력, 내부마찰각을 각각 예시로 설명한 뒤 마지막에 식으로 연결하면 아이들이 훨씬 오래 기억합니다.

Answer 2

안녕하세요. 어린이집 원장입니다.

현재 설명하면서 나오는 시그마, 타우, 파이 같은 기호들은 아이들이 이해하기 어려울 거 같습니다.

용어도 굉장히 낯설었을 거구요. 하지만 단순히 어떤 숫자가 커지면 전체 버티는 힘이 커진다의 상관 관계 식으로이해했을 가능성이 높습니다.

비가 와서 흙속에 물이 차게 되면 간극수압이 올라가고 흙끼리 누르는 유효응력이 줄어서 흙이 버티는 전당강도가 떨어져서 무너진단다. 이런식으로 예시를 들어서 설명하면 더 쉽게 이해가 가능할 거 같네요.

Answer 3

안녕하세요. 이세리 초등학교 교사입니다.

아이들이 핵심 개념을 직관적으로 이해하고 재미있게 받아들인다면 문제될 것이 없어 보입니다. 흙/물/마찰이라는 일상적인 소재를 톱니나 물에 뜨는 힘처럼 쉬운 비유로 풀어주신 덕분에 아이들이 잘 이해할 수 있는 것 같아요. 다만 어려운 공학 공식을 암기시키는 대신 원리 중심으로 접근하시면 좋겠습니다.

Answer 4

안녕하세요. 김선민 초등학교 교사입니다.

초5~중1 학생에게는 상당히 어려운 대학 수준의 토질역학 개념입니다. 다만 흙을 모래, 점토, 물,마찰로 비유하고, '흙이 얼마나 버티는 힘인가'라는 핵심부터 설명한 방식은 이해에 도움이 됩니다. 아이들이 관심과 배경지식이 있다면 충분히 흥미롭게 배울 수 있습니다.

Answer 5

안녕하세요.

초5~중1 학생들에게는 상당히 어려운 개념입니다.

흙을 입자, 물, 마찰력 등으로 눈이 보이는 현상으로 연결해서 풀어낸 점은 좋지만,

토질역학은 대학 공학 수준의 내용이기 때문에 일반적인 성인, 고등학생도 이해하기 어려움이 있습니다.

아이들에게는 그 기반이 되는 기초 과학 내용 먼저 배울 수 있도록 유도해 주시는 것이 좋겠습니다.

Answer 6

안녕하세요. 천지연 어린이집 원장입니다.

아이들에게 무언가를 알려주거나 가르치고자 할 때는

아이들의 수준을 파악하고 아이들이 어느 정도 이해.인지 하는지를 충분히 점검을 한 후에

아이들이 부모님이 설명하는 내용적 부분을 충분히 이해하고 인지 할 수 있도록

아이들의 시선으로 아이들의 지적 수준에 맞게 전달을 해주는 것이 필요로 하겠습니다.

그리고 아이들이 부모님의 설명을 그대로 다 습득하고 이해를 한다 라는 것은

아이들의 지적 수준의 정도가 월등함이 커서 이겠습니다.

즉, 충분한 기본 원리의 개념의 인지가 어느 정도 이해를 하고 있기에 부모님의 설명을 그리 어려워 하지 않고

쉽게 이해함이 큰 것 이겠습니다.