빗면 위의 당구공 경주

 

 

 

 

목  적 : 역학적 에너지 보존법칙과 빗면에서의 물체의 가속도를 구하여 최단시간 경로를 구할 수 있다.

준비물 : 당구공 2개, 두 빗면의 출발점과 도착점의 높이는 같으나 중간부분의 모양이

                다른 빗면.

 

방  법 : 높은 쪽의 각 빗면에서 당구공 2개를  동시에 가만히 놓아 본다. 어느 쪽이 빨리 도착할까?

 

결  과 : 중간이 낮은 빗면을 지나는 쪽이 먼저 도착한다.

 

원  리 역학적 에너지 보존 법칙에 의하여 도착점의 속도는 같으나, 낮은 경로를 통과한 공은 중력에 의하여 먼저 빠른 속력에 도달하여 더 많은 거리를 달리므로 먼저 도착하게 된다.  사이클로이드 곡선을 따라 미끄러지는 물체의 속력이 가장 빠르며, 전통한옥의 기와지붕도 사이클로이드 곡선 모양인데 이것은 비나 눈이 빨리 미끄러져 내려가서 피해를 적게 하기 위해서 이다.

 

만드는 법 :

①  준비물 : 합판(좌높이 15cm, 우높이 30cm, 밑변 120cm) 4장, 바닥용 합판 130cm×30cm. 대못 약간.

②  합판 2장을 겹쳐 놓고, 자를 모양을 연필로 그려놓고, 스카시 톱(실톱)으로 곡선을 따라 자른다. 합판사이에 각목을 넣고 못을 박아 빗면을 만든다. 바닥 합판 위에 빗면을 세우고 못으로 고정시킨다.