이 실험 소개
장난감 카트의 양쪽 손잡이를 당겨 보세요. 힘의 균형을 맞추거나 한쪽 힘을 더 크게 하여 질량과 트랙 저항이 이후의 운동을 어떻게 바꾸는지 비교해 보세요.
학습 목표
- 알짜힘의 방향과 크기를 알아보세요.
- 힘이 균형을 이룬 카트가 언제 정지 상태를 유지하는지 예측해 보세요.
- 서로 다른 질량에 같은 힘을 가했을 때 가속도를 비교해 보세요.
사용 방법
- 1기본 설정의 불균형한 힘을 적용하고 카트가 어느 쪽으로 움직이는지 기록하세요.
- 2손잡이에 작용하는 힘의 균형을 맞춘 뒤 정지 상태에서 다시 실행하세요.
- 3힘의 방향을 반대로 바꾸고 부호가 있는 변위를 비교하세요.
- 4카트가 움직이지 않을 만큼 건조 마찰을 충분히 더한 다음, 카트가 움직일 때까지 한쪽 힘을 키우세요.
모델
가정
- 매개변수를 변경할 때마다 정지 상태에서 새 실행이 시작됩니다. 힘은 같은 직선상에 작용하며 실행 중에는 일정하게 유지됩니다.
- 건조 마찰은 설정한 한계까지 작용하는 힘과 균형을 이룰 수 있습니다. 미끄러지기 시작하면 그 크기는 한계값과 같습니다.
- 이 모델은 회전 관성, 공기 저항, 트랙 끝과의 충돌을 생략합니다. 장면의 거리 축척은 고정되어 있으며, 카트가 화면 가장자리에 가까워지면 카트를 따라갑니다.
수업에서 해 보기
- Q1크기가 같은 힘이 서로 반대 방향으로 당기면 어떻게 될까요?
- Q2가해진 힘은 0이 아닌데 알짜힘은 어떻게 0일 수 있나요?
자주 묻는 질문
손잡이의 힘이 서로 다른데도 카트가 가끔 움직이지 않는 이유는 무엇인가요?
그 차이가 설정된 저항 한계보다 작으면 정지 저항력이 그 차이를 상쇄합니다.
힘이 균형을 이루면 항상 속도가 0인가요?
힘이 균형을 이루면 가속도가 0입니다. 이 활동은 실행할 때마다 정지 상태에서 다시 시작합니다. 관성 실험에서는 속도가 0이 아닌 상태에서 힘이 균형을 이루는 경우를 별도로 보여 줍니다.