원리를 알면 과학이 쉽다! Ver 3.0



오현수    깡통의 빗면에서 달리기 시합? 2007/03/16


        

아래 두개의 깡통은 같은 폭, 같은 직경, 같은 재료, 같은 무게이지만 단면을 보면 아래 그림과 같이 형태가 다르다. 이 두개의 깡통을 같은 언덕에서 굴리면 어느쪽이 먼저 밑으로 떨어질까?
   ① 깡통 A가 먼저 도달한다.
   ② 깡통 B가 먼저 도달한다.
   ③ 동시에 도달한다.

   




정답 : ② 깡통 B가 먼저 도달한다.
   일반적으로 무게가 다르더라도 같은 경사각의 빗면인 경우는 동시에 바닥에 도달하게 된다. 그러나 이 경우는 물체가 빗면에서 미끄러지는 것이 아니라 굴러 내린다는데 열쇠가 있다. A는 중량이 주위에 치우쳐 있으므로(관성 능률이 크다.) 회전하는데 많은 에너지가 필요하다. 예를들어 쇠공이 양쪽 끝에 달린 봉과 중앙에 달린 봉을 비교해보면 같은 무게라도 쇠공이 양쪽 끝에 있는 경우가 돌리기 힘들며 돌리기 시작하면 멈추기도 힘들다. 이유는 관성 능률이 크기 때문이다. A와 B가 언덕 아래 도착했을 때 A쪽이 회전에너지를 B보다 많이 가지고 있지만 반대로 이동의 운동에너지는 B쪽이 A보다도 크다. 각각을 합한 에너지는 같지만 이동 운동에너지를 많이 지닌 B쪽이 빨리 도착하게 된다.





     
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