1. 질문에 대한 검토
1. 원반의 회전운동에너지와 (추+추걸이)의 병진운동의 비는 각각 어떻게 되는가? 이들 사이의 관계를 수식으로 표현하는 것이 가능한가?
☞ 원반의 회전운동에너지는 KE1=Iω2/2이고 (추+추걸이)의 병진운동에너지는 KE2=mv2/2 =m(rω)2/2이다. 원반의 회전운동에너지와 (추+추걸이)의 병진운동의 비를 살펴보자. 1회에서 KE2/KE1=0.014106, 2회에서 KE2/KE1=0.021568, 3회에서 KE2/KE1=0.028509의 결과가 나왔다.
KE2/KE1=(m(rω)2/2)/(Iω2/2)=mr2/I이다. 여기서 r은 추를 매달은 실이 감긴 축의 반지름이고 I는 관성모멘트로서 일정한 상수이다. 따라서 원반의 회전운동에너지와 (추+추걸이)의 병진운동의 비는 (추+추걸이)의 질량에 비례한다고 할 수 있다. 실험에서 (추+추걸이) 질량 m의 비가 2:3:4였다. 그리고 KE2/KE1의 비도 2:3:4를 만족한다는 것을 확인할 수 있다.
운동으로 움직이는 대상을 관찰할 때 일어나는 현상을 설명한 것인데 이것은 언니와 동생 둘다 해당되는 것이 아닌가 생각했다.지구에서 우주선을 관찰할 때 시간지연이 일어나고 우주선에서 지구를 관찰하게되도 동일하게 시간지연이 일어나는데 왜 똑같이 늙어지지 않앗는지 이해가 되지 않았다. 많은 생각해봤지만 결론은 약간의 개인적인 오해 였다. 나는 우주선과 지구 두입장에서 봤지만 빛의물리학 영상에서 지구를 관측자로 보고 우주선의
회전운동을 이해하는데 많은 도움이 될 것이다. 또한 위의 수직 원 궤도 말고도 가로로 눕힌 원 궤도, 즉 고깔모양의 원 궤도를 가로로 만들어 구의 속도가 점점 빨라지는 등의 운동을 살펴보는 것도 좋은 방법일 것 같다. 이 궤도는 자전거 경주장과 같이 생긴 궤도로써 아래로 내려가면서 그 반경이 점점 작아지는, 빙빙 꼬아놓은 궤도이다. 5. 참고문헌 및 참고사이트⑴ 하이탑 물리 Ⅱ, 김종권, 이강석⑵ 물리학과 교육 실험실 : http://www-ph.postech.ac.kr
물리학’으로 본 과학적 사실① 처음 주인공이 우주 정거장에 도킹한 후에 우주정거장이 회전하는 부분이 있는데, 이 회전을 시작함에 따라 중력이 생기는 걸 알아차릴 수 있는데, 이는 ‘빛의 물리학 2부 – 빛과 공간’에서 나왔던 이론인 ‘관성력과 중력은 같은 힘이다’를 성립하는 장면이다. 우주정거장을 회전하여 가속시킴으로써 원심력에 의한 관성이 생기게 되고 이로 인해 내부에 타고 있던 사람들은 중력을 느낄 수 있게 된 것이다. (중력=
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