바람부는 쪽으로 1 바람부는 쪽으로 1 바람부는 날에는 특히 뱃놀이를 하기 좋다. 풍속 매시 20km의 바람을 따라 똑바로 바람이 불어가는 방향으로 돛을 활짝 편 보트를 몰고 간다면 보트가 얻을 수 있는 최대 속도는 얼마일까? a) 거의 매시 20km b) 매시 20과 40km 사이 c) 이런 경우 이론적으로 속도의 한계가 없다. 해답: 바람부는 쪽으로 1 정답은 a). 보트에 가해지는 물에 의한 마찰력이 없을 때는 바람의 속도와 같아지며 바람보다 더 빨리 나아갈 수는 없다. 왜? 보트가 바람과 같은 속도로 여행할 때는 공기에 의한 충격이 전혀 없는 상태가 된다. 돛은 바람 없는 날씨에서처럼 축 처지게 된다. 풍속과 같은 속도에서는 보트에 대해 상대적으로 바람이 없는 것이다. 재미있는물리/재미있는 물리여행 2013. 9. 15. 20:34
바람부는 쪽으로 2 바람부는 쪽으로 2 이번에는 바람부는 방향으로 항해를 하지만 앞의 경우와는 달리 바람이 부는 방향으로 놓인 배의 용골과 돛이 직각을 이루지 않게 돛대를 돌린다. 그러면 배의 속도는 어떻게 될까? a) 감소한다 b) 증가한다 c) 아무런 변화도 없다. 해답: 바람부는 쪽으로 2 정답은 a). 여기에는 두 가지 이유가 있다. 첫째, 돛이 비스듬히 기울어져 바람을 덜 받으므로 돛에 대한 충격도 적다. 둘째, 바람에 의한 충격력의 방향이 보트가 움직이는 방향과 같지 않다. 어떤 유체나ㅡ기체든 액체이든 간에 그것이 평평한 면에 작용하게 되면 그때 힘의 방향은 그 면에 수직하게 된다. 그러므로 이 힘을 나타내는 벡터 화살표의 방향은 돛의 면과 직각을 이룬다. 이 힘의 벡터는 앞의 문제처럼 돛이 바람을 최대로 맞는 .. 재미있는물리/재미있는 물리여행 2013. 9. 15. 20:32
바람을 가로질러 바람을 가로질러 이번에는 돛의 각도를 앞 문제의 경우처럼 선체의 비스듬하게 고정하고 바람을 똑바로 가로질러 나간다. 그러면 바람부는 쪽으로 직진하는 경우보다 빠를까 느릴까? a) 더 빠르다 b) 더 느리다 c) 같다 해답: 바람을 가로질러 정답은 a). 앞에서처럼 돛의 표면에 수직한 힘 벡터는 수평-수직 성분으로 분해할 수 있다. 보트의 운동방향 성분은 배를 추진시키고 보트의 운동방향에 직각인 성분은 아무 쓸모가 없다. 이 경우 일차 힘 벡터(돛에 가해진 바람의 충격)가 먼저 경우보다 작아도 보트의 속력은 같게 된다. 그러나 실제로 힘 벡터는 먼저보다 크다. 어째서? 돛이 바람의 속도를 따라잡지 못하므로 먼저처럼 처지는 일은 없기 때문이다. 또한 보트가 바람과 같은 속도로 빨리 나아가도 돛에 가해지는 충.. 재미있는물리/재미있는 물리여행 2013. 9. 15. 20:31
바람을 거슬러서 바람을 거슬러서 이 문제는 앞의 세 문제를 이해하면 그것을 이용해서 풀 수 있다. 아래 그림에서 네 대의 보트는 바람과 선체에 대한 돛의 방향이 서로 다르다. 이중 최대의 속도로 나아가는 것은 어느것일까? a) b) c) d) 해답:바람을 거슬러서 정답은 d). 넷 중 유일하게 앞쪽으로 움직이는 것은 d)다. a) 보트의 돛의 방향을 보면 보트가 자유롭게 움직일 수 있는 방향과 힘 벡터의 방향이 직각을 이루게 돼 있다. 이것은 완전히 측면을 향한 힘이므로 앞쪽(혹은 뒤쪽) 방향의 성분이 없다. 이 힘은 보트를 전진시키는 데 아무 소용이 없다. 마치 중력이 지면 위에 놓인 볼링 공을 구르게 할 수 없는 것처럼. b) 보트는 전체적으로 바람의 충격이 없다. 바람이 돛에 부닥치는 것이 아니라 옆으로 지나가니까.. 재미있는물리/재미있는 물리여행 2013. 9. 15. 20:29
나란하지 않게 작용하는 두 힘의 합성 ▣ 나란하지 않게 작용하는 두 힘의 합성 ① 나란하지 않게 작용하는 두 힘의 효과 : : 나란하지 않은 두 힘이 한 물체에 동시에 작용할 때, 물체는 합력의 방향으로 움직인다. ② 나란하지 않은 두 힘의 합력 : : 두 힘을 나타내는 화살표를 이웃한 두 변으로 하는 평행사변형을 그려서 구한다. ㉠ 합력의 크기 : 대각선의 길이와 같다. ㉡ 합력의 방향 : 대각선의 화살표의 방향과 같다. * 두 힘이 이루는 각이 θ 일 때 합력 F의 크기는 다음과 같다. ▶ 두 힘이 이루는 각이 클수록 합력은 작아진다. ▶ 크기가 같은 두 힘이 이루는 각이 120°일 때 합력은 한 힘의 크기와 같다. 역학가상실험실/뉴턴의 운동법칙 2013. 9. 11. 15:04
