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왕복운동

작성일 2009-05-02
왕복운동
그네, 페인트통
1. 그네의 왕복운동을 관찰하자.
2. 추의 길이와 무게, 주기 사이의 관계를 알아보자.
실험 1. 그네의 왕복운동
1. 흰 페인트통을 줄에 묶고 그네 위에 매달아 놓는다.
2. 페인트통을 앞뒤로 흔든 후 줄의 길이와 페인트통의 왕복시간을 측정한다.
3. 페인트통이 움직이는 폭을 변화시키며 왕복시간을 측정한다.
4. 페인트통의 무게를 변화시키며 왕복시간을 측정한다.
5. 페인트통을 묶은 줄의 길이를 변화시키며 왕복시간을 측정한다.
왕복운동을 하는 물체는 우리 주위에서 흔히 볼 수 있다. 그네를 잡아당겼다 놓으면 그네는 한동안 일정한 주기로 왔다갔다하다가 멈춘다. 용수철을 잡아당겼다 놓았을 때도 마찬가지 현상을 관찰할 수 있으며, 커다란 벽시계에 매달린 추도 계속해서 일정한 속도로 왕복운동을 계속한다. 공기의 저항이 없다면 그네와 용수철은 영원히 같은 운동을 반복하게 될 것이다.

이런 운동들처럼 일정한 시간 간격으로 일정한 폭을 왔다갔다하는 운동을 통틀어서 진자 운동이라고 한다. 이때 진자의 수직 위치에서 최대한 멀리 움직였을 때까지의 거리를 진폭이라고 하며, 진자가 한번 왕복할 때 걸리는 시간을 주기(T)라고 한다.

진자의 주기는 추를 매단 실의 길이에 따라 결정된다. 즉 실의 길이가 길수록 한번 왕복하는 데 걸리는 시간은 길어지고, 실의 길이가 짧을수록 주기도 짧아진다. 하지만 추의 무게는 주기에 아무런 영향을 미치지 않는다. 즉 그네에 어른이 앉아 있을 때와 아이가 앉아 있을 때 똑같은 거리만큼 당겼다가 놓으면 정확히 같은 속도로 움직인다는 의미이다.

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