주스가 담긴 캔과 그것을 얼린 캔을 동시에 경사면에서 굴릴 때 (미끄러지지 않는다) 먼저 바닥에 도달하는 것은?
일반적인 물체의 운동은 전체가 질량중심과 같은 속도로 움직이는 병진 운동과 질량 중심축에 대한 회전운동의 조합으로 생각할 수 있다. 운동에너지도 이 둘의 합으로 생각할 수 있다. 물체가 미끄러짐이 없이 구를 때 마찰력에 의한 에너지 손실이 없으므로 역학적 에너지가 보존된다.
그냥 액체가 담긴 캔과 그것을 얼린 캔은 운동에서 어떤 차이가 생길까?
| 냉장고를 밀면 넘어질까 아니면 미끄러질까? (0) | 2016.01.22 |
|---|---|
| 막대가 운동을 시작할 때 줄에 걸리는 힘은? (0) | 2016.01.21 |
| 막대의 평형 위치는 (0) | 2016.01.21 |
| 어느 자가 더 빨리 넘어지는가? (0) | 2016.01.20 |
| 어느 도르래가 동작하는가? (1) | 2016.01.20 |
막대의 한쪽 끝을 줄로 천장에 매달고 반대편은 물 위에 떠 있는 스티로폼 조각 위에 약간 기울게 올려놓았다. 막대와 스티로폼이 더 이상 움직이지 않는 상태가 되었을 때 모습으로 맞는 것은 어느 것일까?
막대에 작용하는 힘은 중력, 스티로폼으로부터 받는 힘, 그리고 장력이 있다. 스티로폼이 주는 힘은 물의 저항력을 무시하면 수직 방향의 힘 밖에 없다. 왜냐면 수평 방향의 힘을 막대에 주면 반작용으로 스티로폼도 수평 방향의 힘을 받는데 이것을 상쇄시켜 평형에 도달하게 만들 힘이 없기 때문이다(스티로폼이 바닥에 있다면 정지 마찰력이 이 역할을 한다). 따라서 중력과 수직향력은 수직 방향의 힘뿐이므로 만약 장력이 수평 성분을 가지면 이것을 상쇄시킬 힘이 없으므로 절대로 평형에 도달할 수 없게 된다. 그러므로 가능한 장력의 방향은 수직 방향밖에 없다. 따라서 막대에 작용하는 중력은 수직 방향의 장력과 수직항력에 의해서 상쇄된다.
| 막대가 운동을 시작할 때 줄에 걸리는 힘은? (0) | 2016.01.21 |
|---|---|
| 구르는 캔 (0) | 2016.01.21 |
| 어느 자가 더 빨리 넘어지는가? (0) | 2016.01.20 |
| 어느 도르래가 동작하는가? (1) | 2016.01.20 |
| 실패가 구르는 방향은? (0) | 2016.01.20 |
두 개의 30cm 자를 준비하고 그 중 하나의 끝에 지우개를 붙인다. 두 자를 벽에 똑바로 세운 후 살짝 기울여 넘어지게 할 때 더 빨리 바닥에 것은? 물리법칙을 이용해서 정량적으로 설명할 수 있는가?
자가 넘어지는 것은 자(+지우개)의 무게에 의한 토크 때문이다. 그러나 토크를 주더라도 물체의 회전 관성에 따라 회전 속력의 변화율이 달라진다. 회전 관성이 클수록 회전상태를 변화시키기가 어렵다. (회전 관성에서 왜 관성이라 단어가 붙었는지에 대한 이유다)
물체를 회전시키려는 토크는 회전축에서 무게중심까지의 거리에 비례하지만, 물체가 현재의 운동 상태를 유지하려는 경향을 나타내는 회전 관성은 회전축에서 무게중심까지의 거리의 제곱에 비례한다. 따라서 무게중심이 회전축에서 멀리 떨어진 경우가 회전 속력의 변화가 더디게 된다. 이는 망치를 손바닥 위에 세우려고 할 때 머리를 손바닥에 위치하게 세우는 것보다 손잡이 끝을 손바닥에 놓고 세우기가 더 수월한 이치와 같다. 정량적인 설명도 가능하다.
| 구르는 캔 (0) | 2016.01.21 |
|---|---|
| 막대의 평형 위치는 (0) | 2016.01.21 |
| 어느 도르래가 동작하는가? (1) | 2016.01.20 |
| 실패가 구르는 방향은? (0) | 2016.01.20 |
| 누가 더 먼저 떨어지는가? (0) | 2016.01.19 |
