물리전공자님들께 질문(중1)

[뺭상~]

중력과 중력가속도에 대해 제가 제대로 이해하고 있는지 점검부탁드리구요 몇 가지 질문 드립니다.

 중력은 질량과 장소에 따라 변하는 값이지만 지표면에서의 중력은 높이(장소)가 달라져도 지구 반지름에 비해 작은 값이므로 높이(장소)에 관계없이 그 크기가 같다고 볼 수 있다. 따라서, 낙하운동시 물체는 높이(장소)에 무관하게 질량에 비례하는 일정한 중력을 계속 받기 때문에 초당 속력의 변화인 중력가속도가 일정한 등가속도운동을 한다. 그리고, 중력가속도는 질량에도 무관한 값이여서 지표상의 모든 물체의 초당 속력변화(중력가속도)는 9.8로 동일하다.

즉, 지표면에서의 중력은 질량에 비례하고 높이(장소)에 무관하지만 중력가속도는 질량과 높이(장소)에 모두 무관하다.

질문) 쇠구슬과 깃털의 자유낙하실험(진공)에서 같은 높이에서 낙하시 지면에 같이 도달하는데 그 이유가 중력가속도가 같기 때문이라네요. 같은 거리를 같은 시간에 이동했다면 속력의 변화가 아니라 속력이 같아야 하는거 아닌가요?  

또, 유사문제로 같은 높이에서 자유낙하한 경우와 던져서 포물선 운동을 할 경우 중력가속도가 같아서 지면에 같이 도달한다고 하는데 자유낙하와 포물선 운동은 초기 속력이 다르니까 중력가속도가 같다고 해도 지면에 도달할 때 속력값은 다르잖아요 이동거리도 다른데 같이 도달할수 있나요?

진자의 등시성에서 진폭과 무게는 주기와 무관함을 쉽게 설명하려면 어떻게 해야 할까요?

[채선생님]

위에 개념부분은 중학교 2학년 수준으로는 얼추 맞을 수 있겠으나, 사실 9.8로 동일하진 않아요, 지구 내부에 어떤 물체가 있느냐 하는 밀도부분과, 지구의 자전효과 등을 고려하면 장소의 영향을 무시할 순 없어요~,
질문에서 보면, 자유낙하의 경우 속력의 변화= 속력이라고 생각되네요, 둘다 같은 말이잖아요?초기속력0에서 시작했으니, 유사문제로 내준 문제는 포물선운동의 경로가 문제인데요, 위또는 아래의 성분이 있다면 물론 포물선의 도달시간과 달라지겠지만 그냥 수평하게 던진다면 같이 도달하게 되지요. 수직성분의 초기 속력은 0이니까 중력만 받는다고 생각하면 뭐 ......
마지막 질문은 중학교 2학년을 위한 설명인가요?..

[채선생님]

음.... 수식적으로 보여주는건 의미가 없을거같고, 자바실험실을 이용해서 보여주는건 어떨까요

[멀러]

진자 두개를 놓는다고 생각해보세요... 그리고 그 두개를 한물체라고 생각해보면 어떤가요 당연히 질량에 상관없이 주기는 같아야 하지않을까요