자유낙하

자유낙하가 무엇일까요?

자유낙하란 오직 중력에만 기인한 물체의 가속을 의미해요. 비행기에서 뛰어내리는 사람은 낙하하는 과정에서 공기의 저항으로 인해 속도가 느려져요. 진정한 자유낙하는 오직 중력 외에는 달리 작용하는 힘이 없는 진공 속에서만 가능해요.

진공 상태에서 하마와 지렁이가 정확히 똑같은 속도로 떨어진다는 것이 사실일까요?

이걸 이용해 중력상수를 실험적으로 알아볼 거예요.

모델을 단단하고 평평한 표면 위에 놓으세요. 프로그램을 실행하고, 터치 센서가 디스플레이에 표시될 때까지 기다리세요. 공을 공받이에 올려놓고, 드롭 타워 뒤편의 터치 센서를 눌러 낙하 실험을 시작하세요.

공이 드롭 타워 하단의 터치 센서에 내려앉나요? 활짝 웃는 얼굴과 낙하 시간이 표시되나요?

실험 번호와 낙하 시간을 테스트표에 기록하세요. 추가로 계산을 할 수 있도록 여분의 열에 충분한 공간을 남겨두어야 해요.

실험을 수행하는 중에 아래의 팁을 늘 염두에 두어야 해요.

공을 방출할 때 타워가 흔들리지 않아야 해요.
또한 필요에 따라 터치 센서를 손으로 들고 수동 리모컨으로 사용할 수도 있어요. 이렇게 하면 타워가 흔들리고 실험이 실패로 돌아가는 것을 피할 수 있어요.
실험이 성공하면 낙하 시간이 디스플레이에 표시됩니다.
실험을 최소 세 번 이상 수행하고, 가장 신뢰할 만한 결과의 보장을 위해 평균값을 사용하세요.

측정된 낙하 시간의 평균값을 사용하여 공의 평균 낙하 속도와 중력 가속도를 계산하세요. 혹시 중간에 막히거든 “힌트”의 공식을 참조하세요.

공의 움직임이 어떤 부분에서 달라졌고 어떤 부분이 일정한가요?

아래의 공식을 사용하여 평균 속도를 계산하세요. 변위는 드롭 타워의 높이와 같으며, 50cm예요.

v = d / t

기호 설명:
v = 속도 (m/s)
d = 변위 (m)
t = 시간 (s)

아래의 공식을 이용해 중력상수를 계산하세요. 변위는 드롭 타워의 높이와 같으며, 50cm예요.

d = ½ × g × t²

기호 설명:
d = 변위 (m)
g = 중력 가속도 (m/s²)
t = 시간 (s)

무엇을 잘했나요? 뭔가 더 잘할 수 있지 않았을까요?

좋아요! 이제 자유낙하 상태에서 물체가 어떻게 가속되는지 잘 아시겠죠? 곧바로 마지막 수업을 향해 날아가봐요!