매우 오랜만입니다. ^^
앞으로는 자주 쓰도록 하겠습니다.
(이미지 첨부는 빠른 시일 내에 하도록 하겠습니다.)
보충. 20 . .
---------------------------------------------------------------------(70)
Ⅰ. 그네
＂관련 물리 이론＂
① 단진자의 주기
그네는 일종의 단진자로서 운동한다. 이 때 왕복 주기는 진자의 길이(L)와 중력가속도(g)에만 영향을 받고 질량이나 진폭에는 영향을 받지 않는다. (실제로는 마찰에 의하여 진폭이나 질량에 의한 변화가 약간 생긴다.)
＂관련 물리 실험＂
① 질량과 주기와의 관계
무거운 사람과 가벼운 사람이 각각 앉아 그네를 타본다. 물론 오차는 있겠지만 주기는 거의 동일하다.
② 진폭과 주기와의 관계
같은 그네에 사람 둘이 앉아 (질량이 같으면 좋겠죠) 당기는 길이를 달리 해봅니다. 역시 이 또한 오차가 크겠지만 주기는 동일하다고 볼 수 있습니다.
③ 길이와 주기와의 관계
한 그네를 짧게 합니다. (그네를 대 위로 넘깁니다. 「주의」경비 아저씨는 별로 안 좋아하시더군요..) 그네를 타봅니다. 길이가 긴 쪽이 주기가 짧음을 확인할 수 있습니다.
④ 중력가속도와 주기와의 관계
지표면에서는 실험할 수 없으나 지구 내부로 들어가거나, 혹은 달에서 실험할 수 있습니다. 중력 가속도가 클수록 주기가 작아짐을 알 수 있습니다.
Ⅱ. 시소
＂관련 물리 이론＂
① 지렛대의 원리
축을 중심으로 양 쪽에 앉은 사람의 무게를 각각 
라 하고 거리를 
라 하자.
이 때 ' 몸무게 * 거리' 가 양쪽이 같을 때 평형을 이루고 이를 '토크(회전력) 평형' 이라고 한다.
예를 들어 
는 
의 토크로 작용하고 
는 
의 토크로 작용한다.
이 때 이 토크가 같으면 시소가 평형을 이루게 되는 것이다.
＂관련 물리 실험＂
① 토크 평형
한 쪽에는 가벼운 사람이 다른 한 쪽에는 무거운 사람이 앉아 칸을 움직이면서 시소가 평형이 되는 점을 찾는다. 이 때 무거운 사람이 가까운 쪽에 가벼운 사람이 먼 쪽에 앉아야 평형을 이룬다는 것을 알 수 있다.
② 운동의 법칙
시소가 평형을 이루었을 때 시소에 한 쪽으로 힘을 주어보자. 자, 이 때 시소는 원 상태로 돌아갈까? 아니면, 그 상태에서 멈춰 있을까?
평형을 이루고 있는 상태는 알짜힘과 알짜토크 모두 0 인 상태를 말한다. 그 말은 즉슨 물체는 관성에 100% 의존하게 되는 것이다. 간단하게 시소에 한 쪽에 힘을 주어 기울어 뜨리면 물체는 힘에 의해서 잠깐 위치가 변화하였다가 다시 평형 상태가 되어 그 상태를 유지(관성)하려고 하여 다시 원상태로 돌아가지는 않는다.
Ⅲ. 미끄럼틀
＂관련 물리 이론＂
① 역학적 에너지 보존 법칙
빗면을 내려오는 경우(미끄럼틀)이나 자유낙하를 하는(자유로드롭?) 의 경우나 둘 모두 속력은 
으로 내려온다. (마찰에 의한 에너지 손실을 무시할 때)
② 빗면에서의 가속도
빗면에서는 물체에 중력과 수직항력이 작용한다. 그러나 평면에서와는 달리 이 들은 방향이 다르다. 물체에 작용하는 중력을 분해하면 수직적인 힘과 수평적인 힘으로 분해할 수 있는데, 수직성분의 힘은 수직항력과 방향도 같고 힘의 크기 또한 같아 상쇄된다. 결국 이 물체에는
③ 관성력(원심력)
움직이는 계와 그에 연관되어 있는 물체는 계가 가속도 운동을 할 때 (속도가 바뀔 때) 관성에 의해서 자신의 상태를 유지하려고 한다.
예를 들어 버스(움직이는 계) 와 버스 안에 서 있는 사람(연관되어 있는 물체) 에서 버스가 출발하면 그 안에 있는 사람의 발은 버스와 같이 움직인다. (가속운동) 그러나 머리는 가만히 있으려 합니다. 결국 사람이 넘어지는 사태가 발생하는 것이다.
여기서 버스 안에 타고 있는 사람의 관점에서 보자. 같은 버스 안에서 넘어진 사람을 보는 이 자는 넘어진 사람의 머리가 뒤로 힘을 받아서 넘어졌다고 보인다. 그래서 사람들은 이 힘을 (관성에 의하여 생긴) 관성력 이라고 부른다.
회전하는 경우에도 같다.(회전 미끄럼틀) 같이 회전하는 사람의 입장에서는 중심으로 힘을 받는 구심력 밖에 없다. 그러나 힘이 평형을 이루기 위해서는 바깥으로 작용하는 힘이 있어야 한다. 그래서 가상의 힘인 원심력을 도입한 것이다.
예를 들어 버스(움직이는 계) 와 버스 안에 서 있는 사람(연관되어 있는 물체) 에서 버스가 출발하면 그 안에 있는 사람의 발은 버스와 같이 움직인다. (가속운동) 그러나 머리는 가만히 있으려 합니다. 결국 사람이 넘어지는 사태가 발생하는 것이다.
여기서 버스 안에 타고 있는 사람의 관점에서 보자. 같은 버스 안에서 넘어진 사람을 보는 이 자는 넘어진 사람의 머리가 뒤로 힘을 받아서 넘어졌다고 보인다. 그래서 사람들은 이 힘을 (관성에 의하여 생긴) 관성력 이라고 부른다.
회전하는 경우에도 같다.(회전 미끄럼틀) 같이 회전하는 사람의 입장에서는 중심으로 힘을 받는 구심력 밖에 없다. 그러나 힘이 평형을 이루기 위해서는 바깥으로 작용하는 힘이 있어야 한다. 그래서 가상의 힘인 원심력을 도입한 것이다.
＂관련 물리 실험＂
① 역학적 에너지 보존
이 실험을 하기 위해서는 속력을 잴 수 있는 초음파 속력 측정기와 같은 측정계가 있어야 한다. 높은 곳에서 쇠공을 떨어뜨려 각각 위치에너지와 운동에너지를 구하면 그 둘의 합이 어디서나 같다는 것을 쉽게 알 수 있다. (마찰에 의해서 큰 오차가 발생할 수 있다.)
② 빗면에서의 가속도
미끄럼틀이라도 마찰이 적어야 좋다. 이 실험도 위와 마찮가지로 마찰에 의해서 큰 오차가 발생할 수 있다. 가속도는 
로 구한다.
③ 관성의 법칙
자 직접 미끄럼틀을 타러 가볼까? 관성의 법칙을 확인하는 것은 꽉찬 버스안이 좋다.
Ⅳ. 뺑뺑이
＂관련 물리 이론＂
① 관성력(원심력)
뺑뺑이가 회전을 하면 회전에 의한 회전가속도가 발생하고 반대로 물체의 관성에 의한 관성가속도가 발생한다.
즉 관성력 = 질량 * 관성 가속도 = 질량 * (-회전 가속도) 이다.
관성가속도는
이므로 힘(관성력)은 질량을 곱한 
가 나온다.
② 각운동량 보존
각운동량은 회전하는 물체가 가지는 운동량이라고 할 수 있으면 일반적으로 아는 운동량 보존 법칙과 연계된다.
실생활에서는 피겨스케이팅에서 볼 수 있다.
세계적인 피겨여왕 김연아 선수, 피겨스케이팅에서 스핀 할 때 보통 몸을 웅크리는 동작을 한다. 관찰력이 좋은 사람이라면 바로 캐취할 수 있을 텐데, 이것은 바로 스핀할 때의 속도를 빠르게 하기 위한 것이다.
몸을 웅크리면 중심으로 부터의 거리 (r) 이 작아진다. 같은 값을 같는 각운동량(L) 에서 거리(r) 이 작아지면 질량(m) 은 변하지 않으므로 속도(v) 가 증가하는 것이다. 즉 회전이 빨라지는 것이다.
＂관련 물리 실험＂
① 관성력(원심력)
뺑뺑이를 탄다. 친구에게 부탁해서 뺑뺑이를 빨리 돌려달라고 하자. 그럼 뺑뺑이에서 바깥으로 날아갈 것 같은 기분이든다. (어릴 때 많이 해봤을 것이다.)
② 각운동량 보존
이 것도 어린시절의 경험으로 직접 얻을 수 있다. 뺑뺑이를 칸 마다 모두 사람을 태운다. 뺑뺑이를 빠른 속도로 돌린다. 이 때 사람들 모두 바깥쪽에 있다가 안 쪽으로 들어오면 중심으로부터의 거리(r) 이 커지게 되고 결국 뺑뺑이가 더 느린 속도로 돌게된다.
반대로 바깥쪽에서 한 꺼번에 안 쪽으로 들어오면 거리(r) 이 줄어들어 더 뺑뺑이가 더 빠른 속도로 회전하는 것을 볼 수 있다.
Ⅴ. 철봉
＂관련 물리 이론＂
① 중력
중력은 지구와 물체 사이에 존재하는 만유인력이다. 일전에 뉴턴은 사과가 땅으로 떨어지는 것을 보고 물체와 물체 사이에는 모두 힘이 작용한다는 것을 발견해냈다.
그런데 현재 나와 노트북 사이의 힘이 작용하는 데, 왜 내가 노트북 쪽으로 끌려 가지 않을까? 그 것은 만유인력 상수가 너무 작아 힘이 미미하여 느껴지지 않기 때문이다.
(
)
지구의 경우에는 지구의 질량이 매우크다보니 지구와 나 사이간의 인력이 존재하는 것이다. (둘의 크기는 같다. - 작용ㆍ반작용) 그래서 만유인력 중에서 특별히 지구와 물체 사이에 존재하는 힘을 중력이라고 한다.
(
)
＂관련 물리 실험＂
① 중력
중력을 확인 하는 것은 매우 간단하다. 지구 표면 어디에서나 작용하니까. 현재 자신의 컴퓨터 옆에 있는 물건 아무거나 집자. 그리고 던진다. 그러면 물체가 힘을 가한 방향으로 날아가다가 언젠가는 바닥으로 떨어진다. 바로 중력의 증거이다.
즉 관성력 = 질량 * 관성 가속도 = 질량 * (-회전 가속도) 이다.
관성가속도는
② 각운동량 보존
각운동량은 회전하는 물체가 가지는 운동량이라고 할 수 있으면 일반적으로 아는 운동량 보존 법칙과 연계된다.
실생활에서는 피겨스케이팅에서 볼 수 있다.
세계적인 피겨여왕 김연아 선수, 피겨스케이팅에서 스핀 할 때 보통 몸을 웅크리는 동작을 한다. 관찰력이 좋은 사람이라면 바로 캐취할 수 있을 텐데, 이것은 바로 스핀할 때의 속도를 빠르게 하기 위한 것이다.
몸을 웅크리면 중심으로 부터의 거리 (r) 이 작아진다. 같은 값을 같는 각운동량(L) 에서 거리(r) 이 작아지면 질량(m) 은 변하지 않으므로 속도(v) 가 증가하는 것이다. 즉 회전이 빨라지는 것이다.
＂관련 물리 실험＂
① 관성력(원심력)
뺑뺑이를 탄다. 친구에게 부탁해서 뺑뺑이를 빨리 돌려달라고 하자. 그럼 뺑뺑이에서 바깥으로 날아갈 것 같은 기분이든다. (어릴 때 많이 해봤을 것이다.)
② 각운동량 보존
이 것도 어린시절의 경험으로 직접 얻을 수 있다. 뺑뺑이를 칸 마다 모두 사람을 태운다. 뺑뺑이를 빠른 속도로 돌린다. 이 때 사람들 모두 바깥쪽에 있다가 안 쪽으로 들어오면 중심으로부터의 거리(r) 이 커지게 되고 결국 뺑뺑이가 더 느린 속도로 돌게된다.
반대로 바깥쪽에서 한 꺼번에 안 쪽으로 들어오면 거리(r) 이 줄어들어 더 뺑뺑이가 더 빠른 속도로 회전하는 것을 볼 수 있다.
Ⅴ. 철봉
＂관련 물리 이론＂
① 중력
중력은 지구와 물체 사이에 존재하는 만유인력이다. 일전에 뉴턴은 사과가 땅으로 떨어지는 것을 보고 물체와 물체 사이에는 모두 힘이 작용한다는 것을 발견해냈다.
그런데 현재 나와 노트북 사이의 힘이 작용하는 데, 왜 내가 노트북 쪽으로 끌려 가지 않을까? 그 것은 만유인력 상수가 너무 작아 힘이 미미하여 느껴지지 않기 때문이다.
(
지구의 경우에는 지구의 질량이 매우크다보니 지구와 나 사이간의 인력이 존재하는 것이다. (둘의 크기는 같다. - 작용ㆍ반작용) 그래서 만유인력 중에서 특별히 지구와 물체 사이에 존재하는 힘을 중력이라고 한다.
＂관련 물리 실험＂
① 중력
중력을 확인 하는 것은 매우 간단하다. 지구 표면 어디에서나 작용하니까. 현재 자신의 컴퓨터 옆에 있는 물건 아무거나 집자. 그리고 던진다. 그러면 물체가 힘을 가한 방향으로 날아가다가 언젠가는 바닥으로 떨어진다. 바로 중력의 증거이다.
