원리를 알면 과학이 쉽다! Ver 3.0



오현수    빗면에서 육상경기 누다 더 빠를까? 2003/09/02


        

비스듬한 바닥에 골프 공, 테니스 공, 탁구 공을 나란히 놓았다.이 중 어느 공이 가장 빨리 굴러 내려갈까?
   ① 탁구공
   ② 테니스공
   ③ 골프공

   




정답 : ③ 골프공
   빗면의 제일 윗부분의 높이는 지면으로부터 h이고, 공의 질량은 m , 관성모먼트(회전관성)를 I 라 하면 공이 빗면의 제일 윗부분에 있을 때, 공의 역학적 에너지는 위치에너지 뿐이므로 E0=mgh 이다. 빗면의 제일 아래부분에 굴러내려왔을 때는 위치에너지가 운동 에너지와 회전운동에너지로 바뀌게 된다. 즉 가장 아랫부분에 이르렀을 때의 역학적 에너지는 E=(1/2)mv² + (1/2)Iw² (w:각속도) 가 된다. 여기서 아랫부분에 왔을 때 속이 꽉 차 있어서 관성모먼트(회전관성) I가 작은 골프공이 직선 운동에너지에 비해 상대적으로  회전 운동에너지가 작으므로  가장 큰 직선 운동에너지를 가질 것이다. 즉 가장 빠를 것이다.





     
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