Free Fall Experiment

자유 낙하 실험

낙하 높이와 속력을 알 수 있는 간단한 시뮬레이션입니다. 자유 낙하 운동 지구상의 모든 물체는 중력의 영향을 받습니다. 공기와의 마찰이 없다면 자유 낙하하는 모든 물체의 속력은 1초마다 9.8m/s씩 빨라집니다. 자유 낙하하는 물체의 낙하 시간을 \(t (s, 초)\), 속력을 \(v (m/s)\), 이동 … more

Newton's Cradle

뉴턴의 진자

뉴턴의 진자는 다섯개의 쇠구슬로 이루어져 있고, 구슬의 회전을 막기위해 각 구슬은 두개의 실에 매달려 있습니다. 원래 뉴턴의 진자는 뉴턴의 제3법칙을 보여주기 위해 만들어졌습니다. 한쪽에서 구슬을 충돌시키면 반대편을 거쳐 같은 충격이 다시 돌아옵니다. 움직이는 과정 하나의 볼을 멀리 당겨서 낙하시키면, 낙하된 … more

Conservation of Mechanical Energy

역학적 에너지의 전환 2

역학적 에너지 롤러코스터가 높은 곳에서 내려오는 동안 높이는 낮아지고 속력은 점점 빨라지므로, 위치 에너지는 감소하고 운동 에너지는 증가합니다. 따라서 롤러코스터가 내려오는 동안에는 위치 에너지가 운동 에너지로 전환됩니다. 한편 롤러코스터가 올라가는 동안 속력은 점점 느려지고 높이는 높아지므로, 운동 에너지가 감소하면서 위치 … more

Moment of Inertia

관성 모멘트

구름 마찰은 있고, 미끄럼 마찰은 없다고 가정한 시뮬레이션입니다. 실린더와 육면체는 철의 밀도(7.874g/cm³)를 가정했습니다. 왜 굴러가는 물체는 미끄러져 내려가는 물체보다 느리게 내려갈까요? 결론적으로 얘기하면, 물체를 회전시키는데 에너지의 일부를 낭비했기 때문입니다. 그에 반해 회전없이 미끄러지는 물체는 주어진 위치에너지를 100% 병진 운동에너지로 바꿀 … more

DC Motor Simulation

직류 전동기 2

전동기 전동기는 자기장 속에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘을 이용하여 전기 에너지를 역학적 에너지로 전환시키는 장치입니다. 전동기는 작은 모터에서부터 공장의 동력 장치에 이르기까지 많은 분야에서 이용되고 있습니다. 위의 시뮬레이션은 간단한 직류 전동기의 원리를 나타낸 것입니다. 코일에 전류가 흐르면 코일의 왼쪽 … more

Lorentzs Force (Electromagnetic swing)

전자기력(전기 그네)

자기장에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘의 방향 자기장 속에서 전류가 흐르는 도선은 전류와 자기장의 방향에 각각 수직인 방향으로 힘을 받습니다. 이때 도선이 받는 힘의 방향은 오른손을 이용하면 쉽게 찾을 수 있습니다. 오른손을 펴서 네 손가락의 방향을 자기장의 방향과 일치시키고, 엄지손가락을 … more

Potential energy ↔ Kinetic energy ↔ Elastic energy

역학적 에너지의 전환

위치 에너지 물체의 위치 에너지는 물체나 계에 저장되는 에너지입니다. 영어로는 ‘잠재되어’ 있다는 뜻에서 “potential energy”라는 용어를 사용하며 Ep로 표시합니다. 일반적으로 위치 에너지라고 하면, 중력에 의한 위치 에너지를 말하며 물체의 질량과 높이에 비례합니다. 용수철이 외력에 의해 변형되면 에너지를 가지게 되는데, ‘탄성력에 … more

DC Motor Simulation

직류 전동기

전동기 전동기는 자기장 속에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘을 이용하여 전기 에너지를 역학적 에너지로 전환시키는 장치입니다. 전동기는 작은 모터에서부터 공장의 동력 장치에 이르기까지 많은 분야에서 이용되고 있습니다. 위의 시뮬레이션은 간단한 직류 전동기의 원리를 나타낸 것입니다. 코일에 전류가 흐르면 코일의 왼쪽 … more

Potential energy due to gravity

퍼텐셜(위치) 에너지 측정 실험에서 물체를 천천히 들어 올리는 이유는?

퍼텐셜(위치) 에너지 측정 실험에서 물체를 천천히 들어 올리는 이유는? 어떤 물체에 힘을 가하여 물체를 힘의 방향으로 움직이는 경우, 우리는 물체에 일을 했다고 말합니다. 물체를 들어 올리는데 필요한 최소한의 힘은 \(mg\;(≒9.8×m)\)입니다. \(mg\)보다 작은 힘이라면 중력에 의해 아래 방향으로 가속되고, \(mg\)보다 큰 … more

Conservation of Mechanical Energy in Rollercoaster

롤러코스터의 역학적 에너지 보존

역학적 에너지 보존법칙 롤러코스터를 살펴보면 아주 재미있는 것을 발견할 수 있습니다. 아니, 아무것도 발견할 수 없다는 것이 오히려 재미있는 것인가요? 바로 롤러코스터 바디에는 엔진이 없다는 것입니다. 처음에 외부 모터를 이용해서 롤러코스터를 가장 높은 곳까지 끌어올립니다. 그러면 그 이후에는 롤러코스터가 저절로 … more