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์ „์ฒด ์ •์ง€ ๊ฑฐ๋ฆฌ
97.85
๋ฏธํ„ฐ
์†๋„ 27.78 m/s
๋ฐ˜์‘ ๊ฑฐ๋ฆฌ 41.67 m
์ œ๋™ ๊ฑฐ๋ฆฌ 56.18 m

์ •์ง€ ๊ฑฐ๋ฆฌ๋ž€?

์ •์ง€ ๊ฑฐ๋ฆฌ๋Š” ์œ„ํ—˜ ์š”์†Œ๊ฐ€ ๋‚˜ํƒ€๋‚œ ์ˆœ๊ฐ„๋ถ€ํ„ฐ ์ฐจ๋Ÿ‰์ด ์™„์ „ํžˆ ๋ฉˆ์ถœ ๋•Œ๊นŒ์ง€ ์ด๋™ํ•˜๋Š” ์ „์ฒด ๊ฑฐ๋ฆฌ๋ฅผ ๋งํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์ •์ง€ ๊ฑฐ๋ฆฌ๋Š” ๋‘ ๋ถ€๋ถ„์œผ๋กœ ๋‚˜๋‰ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์šด์ „์ž๊ฐ€ ์œ„ํ—˜์„ ์ธ์ง€ํ•˜๊ณ  ๋ธŒ๋ ˆ์ดํฌ๋กœ ๋ฐœ์„ ์˜ฎ๊ธฐ๋Š” ๋™์•ˆ ์ด๋™ํ•˜๋Š” ๋ฐ˜์‘ ๊ฑฐ๋ฆฌ(๊ณต์ฃผ ๊ฑฐ๋ฆฌ)์™€, ๋ธŒ๋ ˆ์ดํฌ๋ฅผ ๋ฐŸ์€ ๋’ค ์ฐจ๋Ÿ‰์ด ๋ฉˆ์ถœ ๋•Œ๊นŒ์ง€ ์ด๋™ํ•˜๋Š” ์ œ๋™ ๊ฑฐ๋ฆฌ์ž…๋‹ˆ๋‹ค. ์ด ๊ณ„์‚ฐ๊ธฐ๋Š” ์–ด๋–ค ์ฐจ๋Ÿ‰, ์–ด๋–ค ๋„๋กœ์—์„œ๋„ ๋‹จ์œ„๋งŒ ์ผ๊ด€๋˜๊ฒŒ ์ž…๋ ฅํ•˜๋ฉด ์ ์šฉํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ๋ฒ”์šฉ ๋ฌผ๋ฆฌ ๋ชจ๋ธ์„ ์‚ฌ์šฉํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

๋ธŒ๋ ˆ์ดํฌ๋ฅผ ๋ฐŸ๋Š” ์ž๋™์ฐจ์™€ ์ด ์ •์ง€ ๊ฑฐ๋ฆฌ๋ฅผ ์ด๋ฃจ๋Š” ๋ฐ˜์‘ ๊ฑฐ๋ฆฌ ๋ฐ ์ œ๋™ ๊ฑฐ๋ฆฌ ๊ตฌ๊ฐ„
์ด ์ •์ง€ ๊ฑฐ๋ฆฌ๋Š” ๋ฐ˜์‘ ๊ฑฐ๋ฆฌ์™€ ์ œ๋™ ๊ฑฐ๋ฆฌ์˜ ํ•ฉ์ž…๋‹ˆ๋‹ค.

์‚ฌ์šฉ ๋ฐฉ๋ฒ•

์ฃผํ–‰ ์†๋„๋ฅผ km/h ๋‹จ์œ„๋กœ ์ž…๋ ฅํ•˜๊ณ , ๋ฐ˜์‘ ์‹œ๊ฐ„์„ ์ดˆ ๋‹จ์œ„๋กœ ์ž…๋ ฅํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค(์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ ์ฃผ์˜๋ ฅ์ด ์ข‹์€ ์šด์ „์ž๋Š” ์•ฝ 1.0~1.5์ดˆ). ํƒ€์ด์–ด์™€ ๋…ธ๋ฉด ์‚ฌ์ด์˜ ๋งˆ์ฐฐ๊ณ„์ˆ˜๋„ ์ž…๋ ฅํ•˜์„ธ์š”(๋งˆ๋ฅธ ์•„์ŠคํŒ”ํŠธ๋Š” ์•ฝ 0.7, ์ –์€ ๋…ธ๋ฉด์€ ์•ฝ 0.4, ๋น™ํŒ์€ ์•ฝ 0.1). ๋งˆ์ง€๋ง‰์œผ๋กœ ์ค‘๋ ฅ๊ฐ€์†๋„(9.81 m/sยฒ)๋ฅผ ์ž…๋ ฅํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ๊ณ„์‚ฐ๊ธฐ๊ฐ€ ์†๋„๋ฅผ m/s๋กœ ๋ณ€ํ™˜ํ•œ ๋’ค ๋ฐ˜์‘ ๊ฑฐ๋ฆฌ, ์ œ๋™ ๊ฑฐ๋ฆฌ, ์ „์ฒด ์ •์ง€ ๊ฑฐ๋ฆฌ๋ฅผ ๋ฏธํ„ฐ ๋‹จ์œ„๋กœ ์•Œ๋ ค์ค๋‹ˆ๋‹ค.

๊ณต์‹ ์„ค๋ช…

์ œ๋™ ๊ฑฐ๋ฆฌ๋Š” ์—๋„ˆ์ง€ ๋ณด์กด ๋ฒ•์น™์—์„œ ๋‚˜์˜ต๋‹ˆ๋‹ค. ์šด๋™ ์—๋„ˆ์ง€ \(\tfrac{1}{2}mv^{2}\)๊ฐ€ ๋งˆ์ฐฐ์ด ํ•œ ์ผ(\(\mu m g \cdot d\))๊ณผ ๊ฐ™์œผ๋ฏ€๋กœ, \(d = \frac{v^{2}}{2\mu g}\)๊ฐ€ ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ๋ฐ˜์‘ ๊ฑฐ๋ฆฌ๋Š” ๋‹จ์ˆœํžˆ ์†๋„์— ๋ฐ˜์‘ ์‹œ๊ฐ„์„ ๊ณฑํ•œ ๊ฐ’, ์ฆ‰ \(v \cdot t\)์ž…๋‹ˆ๋‹ค. ๋‘ ๊ฐ’์„ ๋”ํ•˜๋ฉด ์ „์ฒด ์ •์ง€ ๊ฑฐ๋ฆฌ๊ฐ€ ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

$$d = v \cdot t + \frac{v^{2}}{2\mu g}$$

์—ฌ๊ธฐ์„œ ์ œ๋™ ๊ฑฐ๋ฆฌ๋Š” ์†๋„์˜ ์ œ๊ณฑ์— ๋น„๋ก€ํ•œ๋‹ค๋Š” ์ ์„ ์ฃผ๋ชฉํ•˜์„ธ์š”. ์†๋„๊ฐ€ ๋‘ ๋ฐฐ๊ฐ€ ๋˜๋ฉด ์ œ๋™ ๊ฑฐ๋ฆฌ๋Š” ์•ฝ ๋„ค ๋ฐฐ๋กœ ๋Š˜์–ด๋‚ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

์ œ๋™ ๊ฑฐ๋ฆฌ๊ฐ€ ์†๋„์˜ ์ œ๊ณฑ์— ๋น„๋ก€ํ•ด ๋Š˜์–ด๋‚˜๋Š” ๊ฒƒ์„ ๋ณด์—ฌ์ฃผ๋Š” ๋ง‰๋Œ€ ๋น„๊ต
์ œ๋™ ๊ฑฐ๋ฆฌ๋Š” ์†๋„์˜ ์ œ๊ณฑ์— ๋น„๋ก€ํ•ด ๋Š˜์–ด๋‚˜๊ณ , ๋ฐ˜์‘ ๊ฑฐ๋ฆฌ๋Š” ์„ ํ˜•์œผ๋กœ ๋Š˜์–ด๋‚ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

๊ณ„์‚ฐ ์˜ˆ์‹œ

๋งˆ๋ฅธ ๋…ธ๋ฉด(\(\mu = 0.7\))์—์„œ 100 km/h(27.78 m/s)๋กœ ์ฃผํ–‰ํ•˜๋ฉฐ ๋ฐ˜์‘ ์‹œ๊ฐ„์ด 1.5์ดˆ์ธ ๊ฒฝ์šฐ: ๋ฐ˜์‘ ๊ฑฐ๋ฆฌ

$$27.78 \times 1.5 \approx 41.67 \text{ m}$$

์ œ๋™ ๊ฑฐ๋ฆฌ

$$\frac{27.78^{2}}{2 \times 0.7 \times 9.81} \approx \frac{771.6}{13.734} \approx 56.19 \text{ m}$$

์ „์ฒด ์ •์ง€ ๊ฑฐ๋ฆฌ \(\approx 97.86\) m.

์ž์ฃผ ๋ฌป๋Š” ์งˆ๋ฌธ

๋„๋กœ ๊ฒฝ์‚ฌ๋„ ๋ฐ˜์˜๋˜๋‚˜์š”? ์•„๋‹ˆ์š”. ์ด ๊ณ„์‚ฐ๊ธฐ๋Š” ํ‰ํƒ„ํ•œ ๋…ธ๋ฉด์„ ๊ฐ€์ •ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ๋‚ด๋ฆฌ๋ง‰์—์„œ๋Š” ์ •์ง€ ๊ฑฐ๋ฆฌ๊ฐ€ ๋” ๊ธธ์–ด์ง‘๋‹ˆ๋‹ค.

๋งˆ์ฐฐ๊ณ„์ˆ˜๋Š” ์–ด๋–ค ๊ฐ’์„ ์จ์•ผ ํ•˜๋‚˜์š”? ๋Œ€๋žต ๋งˆ๋ฅธ ๋…ธ๋ฉด 0.7, ์ –์€ ๋…ธ๋ฉด 0.4, ๋น™ํŒ์ด๋‚˜ ๋ˆˆ๊ธธ์€ 0.1~0.2์ž…๋‹ˆ๋‹ค.

์™œ km/h๋ฅผ m/s๋กœ ๋ณ€ํ™˜ํ•˜๋‚˜์š”? ๋ฌผ๋ฆฌ ๊ณต์‹์€ SI ๋‹จ์œ„๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋ฏ€๋กœ ์†๋„๊ฐ€ ์ดˆ๋‹น ๋ฏธํ„ฐ(m/s) ๋‹จ์œ„์—ฌ์•ผ ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค(km/h๋ฅผ 3.6์œผ๋กœ ๋‚˜๋ˆ„๋ฉด ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค).

์ตœ์ข… ์—…๋ฐ์ดํŠธ: