728x90

오토바이를 타고 코너를 돌 때 안쪽으로 약간 기울이면 넘어지지 않고 안전하게 돌 수 있다는 사실은 라이더라면 누구나 경험으로 알고 있을 것이다.

1. 왜 기울여야 하는가?

2. 속력 $v$로 반지름 $R$인 코너를 돌 때 얼마나 기울여야 할까?

3. 도로면의 마찰계수는 얼마나 되어야 할까?

https://www.youtube.com/watch?v=ZpV2Bg-WX0w&t=244s

Posted by helloktk

댓글을 달아 주세요

마찰력의 방향은?

Physics 2020. 11. 3. 10:14
728x90

상자를 벽에서 떨어지지 않게 밀고 있다(팔 방향으로 힘 작용). 상자에 작용하는 마찰력의 방향은?

1. 위쪽

2. 아래쪽

3. 알 수 없다.

 

 

'Physics' 카테고리의 다른 글

지구는 왜 밀려나지 않는가?  (1) 2020.11.04
중심 속력이 제일 큰 막대는?  (1) 2020.11.04
마찰력의 방향은?  (1) 2020.11.03
진동주기가 더 큰 쪽은?  (0) 2020.11.02
마찰력의 방향은?  (1) 2020.11.01
이것이 가능할까?  (1) 2020.11.01
Posted by helloktk

댓글을 달아 주세요

  1. hgmhc 2020.11.03 15:40 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    3, 알 수 없다!!

728x90

무게가 다른 3 물체를 연결한 줄을 당길 때 어는 물체가 가장 먼저 땅에서 떨어지는가?

 

줄을 당겨서 그림처럼 공중에 3 물체가 떠있는 상태로 가만히 있는 것이 가능한가?

 

 

 

 

 

 

'Physics' 카테고리의 다른 글

저울의 눈금은?  (0) 2016.02.03
공기 저항을 고려할 때  (0) 2016.02.02
어느 물체가 먼저 뜨는가?  (0) 2016.02.02
도르래를 이용해서 올라가기  (0) 2016.01.31
선풍기와 돛단배  (0) 2016.01.30
원숭이와 바나나  (0) 2016.01.29
Posted by helloktk

댓글을 달아 주세요

728x90

현재 피사의 탑은 수직에 대해서 4.7도 정도 기울어져 있다고 한다. 어느 각도까지 넘어지지 않고 견딜 수 있을까? 간단히 추정하기 위해 탑을 균일한 원통형 기둥으로 생각하면 탑의 무게중심을 지나는 연직선이 탑의 맨 아래 가장자리를 넘어서는 경우에 넘어지게 된다. 왜냐하면 이 경우에 중력이 만드는 넘어지는 토크를 상쇄시킬 방법이 없다. (물론 외부에서 줄로 당기면 된다) 따라서 임계각은 $$ \tan \theta = \frac{D}{H}\quad \Leftrightarrow \quad \theta = \tan^{-1} \frac{D}{H}.$$

 

 

 

피사 탑은 높이가 $\tt H=55m$ 평균 지름이 $\tt D=7m$이므로 임계각은 $\tt 7.25^\circ$ 정도다. 현재 기울어진 각도는 $\tt 5.5^\circ$이다.

 

Posted by helloktk

댓글을 달아 주세요

728x90

버스가 갑자기 가속을 하면 서 있는 사람은 넘어질 수 있다. 어느 정도의 가속도에서 넘어질까? 넘어지는 기준은 가속도 방향의 발이 바닥에서 떨어질 조건과 같다. (물론 실제 상황에서는 몸을 다시 움직여서 안 넘어지려는 시도를 할 수 있지만, 여기서는 사람을 딱딱한 강체로 근사한다. 또한 미끄러짐은 생각하지 않는다)

 

 

사람에 작용하는 힘은 자신의 무게(무게 중심이 바닥에 $h$ 높이에 있다)와 양발에 작용하는 수직항력(두 발의 간격 = $d$)과 차와 같이 움직이게 하는데 필요한 마찰력이 있다. (그냥 서있어서 손잡이에 의한 힘은 무시한다) 사람의 자유물체도는 아래와 같다:

 

미끄러지지 않는다고 가정하면 사람의 질량중심은 버스와 같은 가속도로 움직인다. 질량중심의 운동 방정식과 질량중심에 대한 회전 운동 방정식을 고려하면(질량중심에 대해서 $f_1$, $f_2$, $N_2$는 반시계 방향으로 회전시키려하고 $N_1$은 시계 방향으로 회전시키려 한다. 넘어지지 않은 상황에서는 이들 토크 사이에 균형이 있어야 한다)

 

미지수는 $f_1$, $f_2$, $N_1$, $N_2$로 4개인데 식은 3개여서 미지수가 완전히 결정이 안되지만 수직항력은 구할 수 있다.

 

넘어지지 않기 위해서는 양발에 걸리는 수직항력이 0 보다 커야 한다. $N_1$은 항상 양수이므로 $N_2 \ge 0$ 조건에서 넘어지지 않을 최대 가속도는 

 

.

사람의 질량중심이 낮을수록($h$), 두 발을 넓게 벌릴수록($d$) 더 큰 가속도에 넘어지지 않고 견딜 수 있다. 그리고 몸무게에는 무관하다.

$h=100cm, d=50cm$ -> $a =2.45 m^2/s$: 100미터를 9초에 도달할 수 있는 가속도

 

 

 

 

 

Posted by helloktk

댓글을 달아 주세요