물리/역학2016. 8. 30. 08:09

 IIHS 차량 충돌 영상을 보면 충돌시 에어백이 펼쳐지는것이 보인다. 



에어백이 펼쳐지면서 탑승객을 보호하는데 영상을 보면 에어백이 베개 광고마냥 굉장히 푹신해 보인다. 

그러나 충돌 장면은 초고속 카메라로 촬영한 것이기 때문에 푹신해 보이는 것이고 실제로는 탑승자가 핸들에 부딫히기 전에 팽창하여야 하므로 굉장히 빠르게 팽창한다. 또한 에어백 내부의 압력이 굉장히 높기 때문에 딱딱하다. 


에어백의 폭발력을 가지고 실험해보기도 하고 장난도 치나보다. 중간중간 아찔한 모습들이 보이기도 하다. 또한 팽창할때 마찰에 의해 화상을 입을 수도 있다. (따라할 수 없겠지만) 절대 따라하지말자...





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Posted by 이준섭
물리/역학2016. 8. 20. 20:37

벤츠의 스마트와 S클래스의 충돌 영상이다.

S클래스의 질량은 2308kg 스마트는 1124kg 으로 질량비율은 2.05 : 1 이다.

충돌 영상 중 파란색으로 표시되는 탑승 영역이 안전하게 보호되는 모습을 강조하였다.

'작은 차도 안전하게만 만들면 되겠구나' 라는 인식을 가지기에 충분해 보인다.


하지만 위 광고에서는 충돌 직후의 모습을 보여주지 않는다.


S클래스보다 작은 C클래스와 스마트의 충돌영상이다.


운동량 보존법칙에 의해서 충돌할 때 두 자동차의 운동량의 변화량은 같다. 따라서 속도의 변화량 (가속도)은 상대방의 차와 내 차의 질량에 비율에 따라 결정된다.  

영상의 C클래스는 1590kg 스마트는 820kg 으로 질량비율은 1.93 : 1 이다. 충돌 시 탑승자의 가속도(알짜힘)는 2배가량 차이가 나게 된다. 충격을 2배만큼 더 받게 되어 내부 공간은 보호 될지라도 내부에서 받는 충격은 2배가 된다.


질량 비율을 비교해 보면 두 차가 충돌했을 탑승자가 받는 충격을 대략 비교해 볼 수 있다.

내차는 모닝이니까 아내차인 아반떼와 충돌하면 아반떼보다 1.33배의 충격을 받는다고 볼 수 있다. 요즘 차량 사고에 걱정이 많아져서 싼타페로 바꾼다면 모닝과 충돌시 모닝 탑승자에 비해 절반정도 충격을 받는다. 대한민국 사람들이 보여지는것에 민감하여 큰차를 산다고 하지만 위와같은 물리학적인 요소가 포함되는것이다. 대형버스와 충돌한다면 모닝이든 싼타페든 같다고 하지만 그나마 싼타페가 좀 더 낫다. (모닝 15.8, 싼타페 8.1)


차종

공차
중량

질량대비

모닝

아반

소나

스포

그랜

싼타

에쿠

모하

엑시

유니

모닝

     920

 1.00

 0.75

 0.63

 0.59

 0.58

 0.51

 0.46

 0.43

 0.09

 0.06

아반떼

   1,220

 1.33

 1.00

 0.84

 0.79

 0.77

 0.68

 0.61

 0.57

 0.12

 0.08

소나타

   1,460

 1.59

 1.20

 1.00

 0.94

 0.93

 0.82

 0.73

 0.69

 0.14

 0.10

스포티지

   1,550

 1.68

 1.27

 1.06

 1.00

 0.98

 0.87

 0.78

 0.73

 0.15

 0.11

그랜저

   1,575

 1.71

 1.29

 1.08

 1.02

 1.00

 0.88

 0.79

 0.74

 0.15

 0.11

싼타페

   1,790

 1.95

 1.47

 1.23

 1.15

 1.14

 1.00

 0.90

 0.84

 0.17

 0.12

에쿠스

   1,995

 2.17

 1.64

 1.37

 1.29

 1.27

 1.11

 1.00

 0.94

 0.19

 0.14

모하비

   2,125

 2.31

 1.74

 1.46

 1.37

 1.35

 1.19

 1.07

 1.00

 0.20

 0.15

엑시언트(9.5톤)

 10,465

 11.4

 8.58

 7.17

 6.75

 6.64

 5.85

 5.25

 4.92

 1.00

 0.72

유니시티(버스)

 14,500

 15.8

 11.9

 9.93

 9.35

 9.21

 8.10

 7.27

 6.82

 1.39

 1.00


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Posted by 이준섭
물리/역학2016. 6. 8. 20:15

 오랜세월동안 사람들은 물체가 왜 바닥으로 떨어지는가에 대해 궁금증을 가지고 있었고 이와 함께 가진 궁금증은 “어느 물체가 더 빨리 떨어지가?” 였다.

힘과 공기저항이라는 개념을 가지고 있지 않은 대부분의 학생들은 경험적으로, 직관적으로 무거운 물체가 먼저 떨어진다고 생각한다. 수업시간에 학생들에게 무거운 물체던, 가벼운 물체던 같은 중력장 안에서 공기저항을 제외하면 동시에 떨어진다는 것을 배운 학생들은 수업시간에는 대답을 잘 하지만 실제 상황으로 물어보면 다시 고민을 하는 모습이 보인다. 칠판 속의 물체들은 같이 떨어진다고 생각하지만 칠판속의 물체는 칠판 속에 존재하는 것이고 실제물체는 그 나름대로 존재하기 때문이다. 실제 물체도 무거운 물체이던 가벼운 물체이던 같이 떨어진다는 것을 보여주어야 한다. 아래와 같은 간단한 실험을 통해 학생들의 개념 변화를 도울 수 있다.


실험1. 같은 크기로 자른 휴지 두조각중 어떤 것이 먼저 떨어지는가?

결과1. 두개 동시에

이유1. 질량이 같기 때문에


실험2. 휴지를 하나는 동그랗게 뭉친다. 어떤 것이 먼저 떨어지는가?

결과2. 동그랗게 뭉친것

이유2. 공기저항이 작아서


질문3. 공기저항은 어떤것에 비례하는가?

대답3. 표면적, 속도 등


질문4. 휴지보다 표면적이 큰 책과 휴지 중에서 공기저항은 누가 더 큰가? 

대답4. 책


실험5. 책과 휴지중에 먼저 떨어지는것은?

결과5. 책

이유5. 공기저항은 책에 더 많이 작용했지만 그것보다 책에 작용하는 중력이 훨씬 컸기 때문에.


질문6. 만약 휴지에 공기저항이 작용하지 않는다면?

대답6. 동시에 떨어진다.


실험6. 휴지를 책 아래에 두고 낙하

결과6. 사기꾼이라는 학생의 비난


실험7. 휴지를 책 위에 두고 낙하

결과7. 휴지와 책 동시에 낙하



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Posted by 이준섭
물리/역학2015. 12. 15. 14:32



물이 가득 찬 양동이를 빙글 빙글 돌려도 물이 쏟아지지 않는다.

양동이 안의 물은 바깥쪽으로 원심력(관성력의 일종)을 받기 때문이다.

만약 원심력이 중력을 이기지 못할 정도로 양동이를 천천히 돌리면 물은 당연히 쏟아진다.









그런데 돌리는 것을 보다보면 쏟아지지는 않는데, 양동이 안에서 본 입장에선 어떨까?

줄을 매단 접시와 컵, 빨간 색소를 탄 물을 가지고 실험을 해보았다.

화질은 720p 60fps 로






Posted by 이준섭
물리/역학2015. 12. 15. 14:12




Vertical-Acceleration-Demo-Manual-SF-9339.pdf


Posted by 이준섭
물리/역학2015. 8. 27. 16:03


실제로 해보아도 좋지 않을까?



Posted by 이준섭
물리/역학2015. 8. 27. 15:55

다음 상황이 역학적으로 가능한가?




Posted by 이준섭
물리/역학2015. 7. 31. 09:04



버스가 앞으로 가속하면 버스 안에 있는 손잡이는 뒤로 기울어진다. 관성이 적용되는 현상중에 대표적인 현상이다. 그렇다면 헬륨품선을 자동차 바닥에 묶어두고 같은 실험을 한다면 어떻게 될까?


노란 풍선은 입김이 들어있는 풍선이고 녹색풍선은 헬륨이 들어있는 풍선이다.

자동차의 가속상태에 따라 풍선의 움직임이 달라진다.



1. 앞으로 가속 (정지상태에서 앞으로 가속)

2. 뒤로 가속 (달리다가 정지)

3. 왼쪽으로 가속 (좌회전)

4. 오른쪽으로 가속 (우회전)





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Posted by 이준섭
물리/역학2015. 4. 28. 09:53



비압축성 유체가 어떤 관을 흐른다고 생각해 보자. 이 때 같은 시간동안 어떤 단면을 통과하는 유체의 양은 일정해야 한다. (유체가 어디로 사라지지 않으니까!)


만약 단면이 넓은 곳에서 좁은 곳으로 흐른다면 넓은 곳을 통과한 유체가 좁은곳에 같은양이 통과해야 하므로 유체의 속도는 빨라지게 될 것이다. 반대로 유체의 속도가 빨라지면 유체의 단면적이 작아지기도 한다. (그래서 압력이 작아진다고 이해해도 좋은지 확인해보면 좋을 듯)


이것을 수식으로 정리한 것이 연속 방정식이다.





분무기의 노즐을 좁게하여 강하게 분사하는데에도 쓰이고 꿀같이 점도가 높은 경우에도 적용된다. 꿀이 낙하하면서 속도가 빨라지기 때문에 꿀이 흐르는 부분의 단면적이 작아지게 된다. 물이 낙하할 때도 적용이 되는데 공원의 폭포에서도 이것을 볼 수 있다.










Posted by 이준섭
물리/역학2014. 8. 5. 10:50

After 350 Years, Vatican Says Galileo Was Right: It Moves

By ALAN COWELL,
Published: October 31, 1992
More than 350 years after the Roman Catholic Church condemned Galileo, Pope John Paul II is poised to rectify one of the Church's most infamous wrongs -- the persecution of the Italian astronomer and physicist for proving the Earth moves around the Sun.

With a formal statement at the Pontifical Academy of Sciences on Saturday, Vatican officials said the Pope will formally close a 13-year investigation into the Church's condemnation of Galileo in 1633. The condemnation, which forced the astronomer and physicist to recant his discoveries, led to Galileo's house arrest for eight years before his death in 1642 at the age of 77.

The dispute between the Church and Galileo has long stood as one of history's great emblems of conflict between reason and dogma, science and faith. The Vatican's formal acknowledgement of an error, moreover, is a rarity in an institution built over centuries on the belief that the Church is the final arbiter in matters of faith.

At the time of his condemnation, Galileo had won fame and the patronage of leading Italian powers like the Medicis and Barberinis for discoveries he had made with the astronomical telescope he had built. But when his observations led him to proof of the Copernican theory of the solar system, in which the sun and not the earth is the center, and which the Church regarded as heresy, Galileo was summoned to Rome by the Inquisition. Forced to Recant

By the end of his trial, Galileo was forced to recant his own scientific findings as "abjured, cursed and detested," a renunciation that caused him great personal anguish but which saved him from being burned at the stake.

Since then, the Church has taken various steps to reverse its opposition to Galileo's conclusions. In 1757, Galileo's "Dialogue Concerning the Two Chief World Systems" was removed from the Index, a former list of publications banned by the Church. When the latest investigation, conducted by a panel of scientists, theologians and historians, made a preliminary report in 1984, it said that Galileo had been wrongfully condemned. More recently, Pope John Paul II himself has said that the scientist was "imprudently opposed."

"We today know that Galileo was right in adopting the Copernican astronomical theory," Paul Cardinal Poupard, the head of the current investigation, said in an interview published this week.

This theory had been presented in a book published in 1543 by the Polish scientist Nicolaus Copernicus in opposition to the prevailing theory, advanced by the second-century astronomer Ptolemy, that the Sun and the rest of the cosmos orbited the Earth. But the contest between the two models was purely on theoretic and theological grounds until Galileo made the first observations of the four largest moons of Jupiter, exploding the Ptolemaic notion that all heavenly bodies must orbit the Earth.

In 1616, the Copernican view was declared heretical because it refuted a strict biblical interpreation of the Creation that "God fixed the Earth upon its foundation, not to be moved forever." But Galileo obtained the permission of Pope Urban VIII, a Barberini and a friend, to continue research into both the Ptolemaic and the Copernican views of the world, provided that his findings drew no definitive conclusions and acknowledged divine omnipotence.

But when, in 1632, Galileo published his findings in "Dialogue Concerning the Two Chief World Systems," the work was a compelling endorsement of the Copernican system.

Summoned to Rome for trial by the Inquisition one year later, Galileo defended himself by saying that scientific research and the Christian faith were not mutually exclusive and that study of the natural world would promote understanding and interpretation of the scriptures. But his views were judged "false and erroneous." Aging, ailing and threatened with torture by the Inquisition, Galileo recanted on April 30, 1633.

Because of his advanced years, he was permitted house arrest in Siena. Legend has it that as Galileo rose from kneeling before his inquisitors, he murmured, "e pur, si muove" -- "even so, it does move."




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