마찰력을 이용한 무게중심 찾기

 

마찰력을 이용한 물체의 무게중심 찾기

모든 물체는 그 물체의 무게 중심이 있다.  물체의 무게 중심을 찾는 방법은 여러 가지가 있는데 그 중에서 마찰의 원리를 이용한 간단하고 재미있는 방법을 알아보자.

한쪽이 더 무거운 길이 1m 정도의 파이프나 막대만 있으면 당장 할 수 있는 실험이다.  

 

 준비물 : 길이 1m 정도의 파이프(한쪽이 무거운 곳) 또는 막대, 고무 찰흙 또는 추 1개 

 

 활동방법 : 1. 고무 찰흙 등으로 한 끝을 막은 파이프를 준비해서 두 손의 집게손가락으로 양끝을 받쳐 균형을 잡는다.

2. 두 손가락을 가운데 방향으로 서서히 움직인다.

3. 두 손가락이 만나는 위치를 표시한다.

4. 파이프의 한 끝으로부터 표시한 위치까지의 길이를 측정하여 기록한다.

5. 두 손가락을 가운데 방향으로 움직일 때 두 손가락이 모두 동시에 미끄러지는가?

6. 두 손가락이 만난 위치는 파이프의 어느 쪽에 치우쳤는가?

7. 두 손가락이 만난 점을 한 손가락으로 받쳐 보아라.  어떻게 되는가?

8. 여러 번 실험해 보아라.  

두 손가락이 만나는 위치가 변하는가? 이유  :

두 손가락이 서로 떨어져 있을 때 무게 중심에 가까운 손가락이 먼 쪽보다 수직항력을 크게 받아 최대 정지 마찰력이 더 크다.

따라서, 두 손가락을 접근시키려고 하면 무게 중심에서 먼 쪽의 손가락에 작용하는 최대 정지 마찰력이 작으므로 먼저 미끄러진다.

이 손가락이 다른 손가락보다 무게 중심에 더 가까워지면 이번에는 반대쪽 손가락이 미끄러진다.

이런 식으로 교대로 미끄러지면서 두 손가락이 가까워지다가 두 손가락이 만나는 점이 무게 중심이 되는 것이다.

이 점을 한 손가락으로 받쳐 보면 파이프는 어느 쪽으로도 기울어지지 않고 수평을 유지하게 된다.