포물체 운동
포물체 운동은 일정한 수평 속도와 중력에 의한 수직 가속도가 결합된 운동입니다. 좋은 시뮬레이션은 두 성분을 동시에 보여 주고, 그래프를 곡선 궤적과 연결해 줍니다.
수평 운동과 수직 운동은 서로 독립적이다
이상적인 포물체 운동에서 중력은 수직 운동만 바꿉니다. 수평 속도는 일정하게 유지되므로 x와 y를 따로 분석한 뒤 하나의 궤적으로 합칠 수 있습니다.
왜 궤적이 포물선이 되는가
수평 위치는 시간에 따라 선형적으로 변하고, 수직 위치는 시간에 따라 이차적으로 변하기 때문에 궤적은 포물선이 됩니다. 발사 속도나 각도를 바꾸면 곡선의 모양은 달라지지만, 중력은 같은 아래쪽 가속도를 유지합니다.
모형을 시뮬레이션과 연결하기
시뮬레이션에서 여러 각도로 물체를 발사하고 사거리, 비행 시간, 최고 높이를 비교해 보세요. 실시간 SI 읽기값이 운동의 독립성을 어떻게 눈에 보이게 하는지 살펴보세요.
자유 낙하와 포물선 운동
무엇을 ― 동전이든 볼링공이든 ― 떨어뜨리든 중력은 똑같은 비율로 빠르게 하여, 둘은 함께 땅에 닿는다. 옆으로 던지면 그것도 똑같은 속도로 곧장 떨어진다. 옆으로의 운동과 떨어지는 운동이 서로 전혀 간섭하지 않기 때문이다.
h = ½ · g · t²
- h — 낙하한 높이 (m): 물체가 시작점에서부터 얼마나 떨어졌는지
- g — 중력 가속도 (m/s²): 낙하 속도가 매초 얼마나 증가하는가 ― 모든 물체에서 같다
- t — 시간 (s): 물체가 떨어진 지 얼마나 되었는가
공을 정지한 상태에서 떨어뜨려 2초 동안 떨어뜨린다. 얼마나 떨어졌는가? (g = 9.8 m/s²)
- t = 2 s
- g = 9.8 m/s²
- h = ½ · g · t²
- h = 0.5 × 9.8 m/s² × (2 s)²
h = 19.6 m