과학마술-드롭링의 원리(원심력)

 

 

분리되어 있는 목걸이와 팔찌.

마술사는 목걸이와 팔찌를 받아 아무런 제스쳐 없이 팔찌를 목걸이에 걸어 버린다. 과연 어떻게 된 것일까?

 

 

쉽게 할 수 있을 것 같지만 방법을 모르는 일반인은 아무리 해도 되지 않는 이 마술의 비밀은 무엇일까?

 

  

 

 

  

 

 

목걸이에 팔찌를 걸고 팔찌를 떨어 뜨릴때 어떠한 특정한 물체에 부딪힘으로써 팔찌에 회전력이 생겨 목걸이의 안으로 순식간에 걸어 들어가게 되는 것이다.

 

 

이 현상의 원리는?

 

이 현상의 원리는 원심력입니다.   90도 이하를 회전한 물체가 체인에 걸리는 것은 과학적으로 불가능하다. 하지만 90도를 넘게 되는 순간 체인과 링 과의 사이에 마찰력이 생기기 때문에 180도를 돌 수도 없습니다. 하지만 링이 떨어 질 때 손가락에 걸리면서 원심력이 작용하게 되는데 체인과 생긴 마찰력에서 10도에서 45도 사이의 각도가 생기게 되는 것이 이 과학 마술의 원리입니다.

 

 

 

원심력이란?

원운동을 하고 있는 물체에 나타나는 관성력이다. 구심력과 크기가 같고 방향은 반대이며, 원의 중심에서 멀어지려는 방향으로 작용한다. 운동중인 물체 안의 관찰자는 힘이 작용한다고 느끼지만 실제로 존재하는 힘은 아니다.

 

구심력과 크기는 같고 방향은 반대이며,  즉 질량 m인 물체가 반지름 r의 원주상을 등속원운동하고 있을 때 구심력의 크기 F는 F＝mrω２＝mv２ / r(ω는 각속도의 크기, v ＝ rω는 물체의 접선방향 속도의 크기)가 되므로, 원심력은 이 F의 방향을 바꾼 것에 해당한다.
 
즉, 관성계(慣性系)에 대해 일정한 각속도 ω로 회전하는 좌표계에 나타나는 관성력이다. 예를 들어, 전차가 커브에 이르렀을 때 승객이 커브 바깥쪽으로 밀려나는 듯이 느끼는 것은 이 힘 때문이다. 원래는 운동체의 관성에 의한 것으로 힘이 아니지만, 물체 내의 운동만을 생각할 경우 힘이 작용하고 있는 것과 똑같은 효과가 나타나므로 이렇게 부른다.

 

일상생활에서 원심력을 느끼는 또 다른 예를 찾아보자. 버스가 커브 길을 돌 때 그 안에 타고 있던 운전자나 승객들은 옆으로 쏠리는 힘을 받는다. 실제로 존재하지 않는 힘이지만 승객은 힘을 느낀다. 그리고 고속도로의 커브 길은 자동차가 미끄러지는 것을 막기 위하여 항상 경사지게 만들어져 있다. 눈이나 비가 오지 않은 상태에서는 고속도로와 타이어 사이의 쓸림힘(마찰)이 차가 미끄러지지 않을 만큼 충분히 크다. 그러나 눈이나 비가 오면 쓸림힘(마찰)이 무시될 만큼 작아져서 경사면의 역할이 매우 중요하게 된다. 이는 원심력에 의해서 고속으로 달리는 차가 도로 밖으로 튕겨 나가는 것을 막기기 위한 것이다. 원심분리기는 고속으로 회전하는 혼합물이 그 구성물질의 질량에 따라 원심력이 다르게 작용하여 층이 나뉘어 분리되는 현상을 이용한 것이다.

[출처] 대이빅의 과학마술(http://blog.naver.com/baengjoon)