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반대로 움직이는 신기한 역진자 목록

조회 : 11561 | 2010-10-19


[실험재료]

투명 플라스틱 병 2개
플라스틱 병 뚜껑 2개
스티로폼 구 2개 (직경 10mm)
접착력 좋은 테이프

가위





[실험과정]

1. 6cm 정도로 자른 실 2개를 스티로폼 구에 테이프로 붙인다.
스티로폼을 붙인 실의 반대쪽 끝을 병뚜껑 안의 중심부분에 각각 붙인다.
2. 한 플라스틱 병에는 물을 넣고 다른 플라스틱 병에는 아무것도 넣지 않는다.
각 병에 실을 붙인 뚜껑을 닫는다.
3. 2개의 플라스틱 병의 뚜껑을 서로 투명테이프로 연결한 후 병을 수평으로 움직이게 한다.
4. 스티로폼 구가 서로 반대로 움직인다.






ㅋ


[실험원리]

관성이란 물체에 힘이 작용하지 않을 때 물체가 처음에 갖는 운동 상태를 그대로 유지하려는 성질을 말한다.
플라스틱 병을 갑자기 움직일 때, 물을 넣은 플라스틱 병에는 스티로폼 구보다 물 쪽이 관성이 커서 뒤쪽으로, 스티로폼 구는 앞쪽으로 밀리는 현상을 볼 수 있다.





[주의할 점]

1. 두꺼운 면실을 이용하면 정전기로 인해 스티로폼 구가 병에 달라붙는 현상을 줄일 수 있다.
2. 물이 든 병을 아래로 두면 안정되고 서로 반대로 움직이는 것을 좀 더 확실하게 볼 수 있다. 반대로 물이 든 병을 위로 두면 위가 무거워서 불안정하나 모양이 모래시계처럼 친근한 모양이 되면서 움직임도 서로 실이 연결된 것처럼 보이며 실의 움직임도 자연스럽게 보인다.
3. 접착력이 좋은 테이프(청테이프, 종이테이프, 박스테이프)를 사용하면 만드는 과정이 간단해진다.





[더 알아보기]

1. 관성
물체에 힘(알짜힘)이 작용하지 않을 때, 물체가 처음에 갖는 운동상태를 그래도 유지하려는 성질.
무거운 물체일수록 그 성질은 크게 나타난다. 그 때문에 갑자기 움직일 때, 물을 넣은 플라스틱 병에는 스티로폼구보다 물 쪽이 관성이 커서 뒤쪽으로, 스티로폼구는 앞 쪽으로 밀려버린다. 이 현상은 헬륨가스를 넣은 풍선을 갖고 차를 탈 때에도 관찰할 수 있다.

*여러 가지 관성의 예
- 지진계
- 달려가던 사람이 돌부리에 걸려 넘어진다.
- 위로 올라가는 엘리베이터가 출발시 몸이 가라앉는 기분이 든다.
- 날아가는 비행기에서 투하되는 폭탄은 반포물선 운동을 한다.
- 옷을 털면 먼지가 떨어진다.
- 컵 위 종이에 동전을 올려놓고 종이를 빼면 동전이 컵 속으로 들어간다.


2. 도립진자, 역진자 (inverted pendulum)
도립진자란 말 그대로 시계추(진자)를 뒤집은 상태의 시스템을 뜻하는데, 이 시스템은 기본적으로 불안정한 시스템이다. 이 시스템에 어떤 압력을 넣어 우리가 원하는 상태, 즉 평형상태를 유지하도록 제어기를 설계하는 방법을 학습하는 용도로 많이 사용된다. 뭐 간단하게 말하면 빗자루를 손바닥에 올려놓고 빗자루가 떨어지지 않도록 손을 흔드는 과정을 생각하면 된다.
제목에서 역진자라 한 것은 진자의 모양이 뒤집어진 것만 표현한 것으로 도립진다의 시스템과는 다른 의미를 갖는다.






[참고사항]
․ 2009 청소년을 위한 동경과학제전자료집 번역본 (울산청소년과학탐구연구회 제공-김경숙 번역, 김범환 외 7인 편집 / 전국과학교사협회 게시물 자료로 등록되어 있음. PDF 파일로 다운 가능) http://withrobot.tistory.com/188




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