종단속도... 조금은 쪽팔리네요. 쩝.

경품까지 내 걸었는데 답이 없네요. 한분도...

조금은 쪽팔리네요. 질문이 너무 어려웠나요?

지금이 쉬는 시간이어서 정답을 발표합니다.

어제 올린 사진의 두번째 사진은 종단속도(terminal velocity)를 구현해 보기 위한 실험 이었습니다.

바로 아래 사진이지요...

일반적으로 빗면에서 수레가 내려가는 모습과 다른 모습이 나타납니다.

일반적으로 마찰이 거의 없는 빗면(실험에서는 수레가 굴러가는데 거의 마찰이 없습니다.)에서 내려갈 때 속력이 점점 증가해서 어제 올린 사진에서 보는것처럼 불빛이 아래로 내려갈수록 길어지는 현상이 발생합니다. 즉 점점 빨라진다는 뜻이지요.

그런데 위의 사진은 어떤가요? 사진에서 보시면 알겠지만 불빛의 간격이 거의 일정합니다. 즉 등속 직선운동을 하고 있다는 것이지요. 아래로 내려가게 하는 힘에 대하여 반대로 같은 크기의 힘이 작용하고 있다는 뜻이 되지요.

내려가려는 힘과 반대방향으로 속력에 비례하는 힘을 만들어 내기 위해 수레의 아래쪽에 다음과 같이 조작을 했습니다.

수레의 아래쪽에 네오디뮴 자석을 8개를 양면테이프를 이용해서 부착시켰습니다. 트랙에 닿지 않을 정도 두께의 네오디뮴자석이지요. 따라서 자석이 트랙에 닿아서 마찰이 작용하지는 않습니다. 그러나 자석을 붙여서 트랙을 따라 운동을 시키면 속력에 비례하는 저항력이 발생합니다.

어제 문제 중에 트랙이 알루미늄으로 되어 있다는 이야기를 했습니다. 철로 되어 있으면 자석이 트랙에 달라 붙으려고 해서 움직이지 못할 겁니다. 그런데 알루미늄이어서 움직이기는 하지요.

그러나 알루미늄 위로 자석이 움직일 때 트랙 위쪽으로 자속(magnetic flux)이 변하면, 이 자속변화를 없에는 방향으로 알루미늄 내부의 전자들이 운동하여 표면에 맴돌이 전류라는 것이 흐르게 됩니다. 이 맴돌이 전류에 의해 자석이 못 움직이게 하는 쪽으로 자기장을 형성하게 된답니다. 수레의 속력이 더 증가하게 되면 여기에 비례해서 맴돌이 전류의 세기도 증가하지요. 즉 저항력이 더 생기게 된답니다. 따라서 아래로 내려가려는 힘과 저항력이 같게되어 등속직선운동을 하게 된답니다.

이것이 어제 올린 문제에 대한 답이었습니다.

혹시 의심이 나시는 것이 있거나 더 질문하실 내용이 있으시면 댓글 남겨주세요...^_^

[추가사진 더 올립니다. 이번에는 색깔별로 올립니다. LED만 바꿔끼우면 됩니다.]

[새길]