신기한 장난감 슬링키(Slinky)의 비밀 - 자유낙하 시키기

Posted by 적분 ∫2tdt=t²+c
2012.10.28 03:30 적분史


어렸을때 이런 용수철 장난감 누구나 가지고 놀았을텐데요, 이름이 Slinky 슬링키라네요. (왠지 어디서 많이 들어본거 같았는데, 알고보니 Toy Story에 나오는 용수철 강아지이름이었네요.) 엄마가 별 쓸모 없는거라서 안 사줘서 제대로 가지고 논적은 없고, 친구들이 가지고 놀다 꼬여서 던져버린것을 간신히 풀어서 몇번 가지고 논게 전부였습니다. 그런데 슬링키에 엄청난 비밀이!!? 인터넷을 서핑하다 놀라운 영상을 보고 포스팅을 하게 되었습니다.


슬링키 한쪽 끝을 잡고 축 늘어뜨린 다음 자유낙하시키면 어떻게 떨어질까요?

한번 머릿속에서 시뮬레이션을 시켜보세요.





놀랍게도 아래쪽 끝은 그냥 그 자리에 계속 멈춰있습니다. (이 장난감 이거 악마의 장난감인가..)


이 영상에서는 무게중심의 이동으로 설명하는데, 한국말이 아니라서 알아듣기 힘듭니다. (한국말이어도 알아듣기 힘들지도 모르죠ㅋ)


그럼 한 번 왜 그런지 생각을 해봅시다.


1. 중력이 없는 상황이라고 가정하면, 쭉 늘어나 있는 슬링키는 당연히 무게중심인 가운데를 향해서 쭈그러 들 것입니다.

2. 중력이 작용해도 슬링키는 무한정 아래로 늘어나지 않습니다. 늘어날 만큼 늘어나고 멈춥니다. 그 이유는 그 지점이 슬링키가 쭈그려들려는 힘과 중력이 균형을 이루는 위치이기 때문이죠.

3. 슬링키 위쪽 끝은 원래대로 되돌아가려는 탄성력과 중력이 같이 작용하고, 아래쪽 끝은 탄성력은 위로 작용하고 중력은 아래로 작용해서 평형을 이룹니다.


생각은 이쯤이면 됐고, 수식으로 증명을 해보려고 했는데...

침대에 누워서 끙끙대도 명쾌한 답이 안 나오길래 잠시 스킵.



아래 영상도 참 신기합니다ㅋㅋ. 이런 놀라운 장난감은 누가 만들어낸거야


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