지비(ZEEBEEZ) 장난감을 이용하여 위치 에너지 전환
지비(ZEEBEEZ) 장난감을 이용하여 에너지 전환에 대해 설명해 보려고 한다.
지비 장난감은 뒤집어 놓은채로 회전을 시키면서 떨어 뜨리면 바닥에 닿는 순간 되튀어 오르는 장난감이다.
동영상에서는 떨어뜨리는 에너지를 없애기 위해 바닥에 놓은 상태로 튀어 오르게 하였다.
(바닥에 놓아두면 언제 튀어오를지 모를뿐 아니라, 운이 나쁘면 아무리 기다려도 튀어오르지 않는 경우도 있다.)
결국 사람이 한일이 지비의 탄성에너지로 전환이 되고 이 탄성에너지가 다시 운동에너지로 전환되고
이 운동에너지가 다시 위치에너지로 전환이 된다.
중간에 손실을 무시한다면
위치에너지의 값을 측정해서 지비 장난감의 탄성에너지를 구할 수 있다.
또 사람이 지비 장난감에 해준일은 지비 장난감의 위치에너지와 같으므로
사람이 지비 장난감을 뒤집기 위해서 얼마만큼의 힘을 주어야 하는지도 계산해 낼 수 있다.
실제로 실험해 보면 지비 장난감을 뒤집는 것이 쉽지 않다는 것을 알 수 있다.
아래는 계산값이다.
지비 장난감 질량 : 약 25g = 0.025Kg
지비 장난감의 올라간 높이 = 2.5m
지비 장난감의 위치에너지(중력가속도는 10으로 계산) = 10 * 0.025 *2.5 = 0.625J
지비 장난감의 탄성력에 위한 위치에너지 = 사람이 한일 = 0.625J
사람이 한일 = 힘 * 이동거리 인데 이동거리가 약 4cm 이다.
따라서 사람이 가한 힘은 : 0.625J/ 0.04m = 15.6N
지비 장난감을 뒤집기 위해서는 약 15.6N의 힘을 가해야 한다.
15.6N 의 힘은 약 1.56Kg 짜리 무게에 해당한다. 즉 1.5L 페트병(약 1.5Kg) 을 엄지손가락 끝으로 들고 있는 정도의 힘을 가해야
지비 장난감을 뒤집을 수 있다.
전에 이마트에서 샀는데 지금은 구할수가 없네요
구글에서 '지비(ZEEBEEZ)' 라고 검색하시면 파는 곳이 있네요.