자유낙하 하는 물체와 수평으로 던져진 물체 중 어떤 것이 빨리 떨어질까?
아래로 떨어진다는 것은 중력의 영향만 받기 때문에 수평속력과는 상관이 없다.
가상실험을 통해 확인해 볼 수 있게 만들었다.
가상실험은 아래 링크에 접속해서 해 볼 수 있다.
sciencej.cafe24.com/html5/freefall2/freefall2.html
<실험방법>
1. 시작하면 빗면에 있는 구슬 높이를 드래그 해서 조절해 보자.
- 높이 올려 놓으면 수평속력이 빨라지고, 낮게 올려 놓으면 수평속력이 느려진다.
2. 촬영간격을 1초 또는 0.5초로 바꿔 가며 운동시작을 눌러 운동을 분석해 보자.
- 실제 상황과 거의 똑같이 만들어져 있다. 학생들이 우측에 있는 자를 이용해서 정확하게 낙하한 거리를 측정해서 보고서를 작성하게 할 수 있다.
촬영시간이나 다양한 옵션을 바꿔가며 보고서를 작성해 보자.
3. 작성된 보고서를 이용해서 시간 속력 그래프도 그려보고 중력 가속도도 구해 보자.
4. 무거운공과 가벼운공을 떨어 뜨리면 어떤게 빨리 떨어질까?
- 무거운공으로 바꿔서 실험해 봐도 떨어지는 시간은 변하지 않는다.
5. 여러 행성에서 실험해 볼 수 있다.
- 달이나 목성에서는 어떻게 될까? 행성을 바꿔 가며 직접 실험해 보면 된다.
<추가과제>
중력가속도 구하는 방법에 익숙해 졌다면, 미지의 X,Y,Z 행성의 중력가속도를 직접 구해 보는 과제를 내보자.
확인만 하는게 아니라 새로운 행성에서도 중력가속도를 알아낼 수 있다는 것을 경험해 보면 좋겠다.
<실제 실험 영상>
학교에 구입한 동시낙하 실험장치를 이용해서 실제로 촬영해 본 영상이다. 고속으로 촬영해서 저속으로 돌려 보았다. 거의 동시에 떨어진다는 것을 알 수 있다. 위 가상실험과 실험방법도 거의 똑같다.
<추가문제>
학생들에게 가장 즐겨내는 문제 중 하나다. 수업을 듣고 나서도 엉뚱한 답변을 하는 학생들이 많다.
모든 마찰을 무시할 수 있는 이상적인 조건에서 군인이 제자리에 서서 타겟을 항해 총을 쏜다면 총알은 몇초동안 날아갈까?
정답은 수평으로 총을 쐈다고 가정할 때. 총알이 날아가는 시간은 총알을 총구 높이에서 바닥에 떨어뜨린 시간과 같다. 위에서 우리가 계속 그 실험을 하고 있었다.
이론과 삶을 연결시키지 못하면 학문은 재미가 없어진다. 단순한 실험으로 끝나는게 아니고, 실제 생활에도 적용할 수 있으면 좋겠다.
<추가>
자유낙하 운동 실제 실험하는 방법과 실험시 주의사항
