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2019.11.07 11:20

움직이면서 공을 위로 던졌을 때, 다시 내손에 오는 이유...?

조회 수 2932 추천 수 3 댓글 13

예전에 문득 든 생각이었는데요. 그때 인터넷 검색해보니까 잘 안나오더니 이번에는 잘 나오네요

밑에 나오는 내용은 국립과천과학관 홈페이지에서 발췌한 글이에요.


정지한 기차에서 공을 수직으로 던지면 공이 발사된 위치로 되돌아 온답니다. 그런데 일정한 속도로 달리는 기차에서 공을 수직으로 던졌을 때도, 공은 기차와 같은 방향으로 이동하면서 결국 발사된 위치로 되돌아옵니다. 왜 그럴까요? 외부에서 힘이 작용하지 않으면, 물체가 현재의 운동 상태를 유지하려는 성질을 가지고 있는데 이것을 관성이라고 합니다. 공을 수직으로 쏘아 올리면, 공은 위로 올라갔다가 내려오는 수직운동을 하는 동시에 기차와 같은 속도로 수평으로 운동하므로 다시 정확하게 기차 위에 공이 떨어지게 됩니다. 과학관의 해당전시물에서는 등속운동을 하는 기차에서 쏘아 올린 공의 운동을 관찰하면서 등속좌표계에서의 운동을 체험해볼 수 있답니다.


글고 다른 사이트찾아보니 "관성"에 관한 기본적인 과학원리인데 이런것도 모르냐.. 뭐 이런말도 있길래 약간 부끄럽긴하네요


그런데 저는 "다시 제 손으로 떨어지게되는 원리"보다 더 궁금한게 있습니다.


두가지 상황있다고 해봐요.

첫번째는 제가 일정한 속도로 걸으면서(좀 찾다보니, 등속도운동을 한다는 가정이 필요한것같더라구요) 공을 위로 던지고, 

다시 제 손으로 착지하게되는 경우랑요

두번째는 제가 비행기 안에서(실험중에는 비행기 속도가 일정하다고 가정) 공을 위로 던진 뒤, 제 손에 다시 떨어지는 경우를요.

비행기 안에서는 앉아서 던지든, 기내 복도에서 걸으면서 던지든 그건 차이가 있는지는 모르겠어요..


아무튼 저 두가지 상황을 놓고, 꽤 멀리 떨어진 곳에서 누군가 저의 행위를 지켜본다고 생각해보면,

첫번째 상황에서의 공의 전체 움직임은 아주 날카로운 ^ 모양, 人자 모양으로 움직이잖아요?


그런데 두번째 상황, 비행기에서의 공의 모습은 저런 모습보다는 오히려 뒤집어진 U자 모양이 아닐까요? (멀리 떨어진 사람이 봤을때)

제가 공을 던진 순간부터, 공이 떠있는 체공시간에 비행기는 엄청난 속도로 움직였기 때문에, 그 움직인 거리는 첫번째 상황보다 더 긴거는 확실하잖아요....? 

근데 막상 비행기 안에서 공을 던지고 받을 떄의 공의 움직임을 보면 첫번째 상황처럼 날카로운 人자 모양이겠죠. 저 과학관의 답변내용으로 미뤄봤을 때, 걸을때나 비행기에서나 똑같이 등속운동을 했고, 뭐 관성같은게 적용되었을테니까요..


음... 막상 제가 궁금한것들은 다 써놓고 보니 너무 횡설수설 써놓은것같고 정작 그래서 뭐가 궁금한거지..?라는 생각이 갑자기 드네요..


그러니까!  아주 간단하게 말해서, 저 두가지 상황에서 공이 총 움직인 거리는 다른게 맞는거죠?

만약 다르다면 그런 성질을 나타내는 용어가 있나요??

  • [레벨:22]FromZero 2019.11.07 11:33
    첫번째 경우 공의 움직임이 날카로운 ㅅ자 모양이 아닙니다. 비행기에서 던질때랑 마찬가지로 뒤집어진 U자입니다. (공이 천정에 부딛혀서 튕겨 내려온다면 ㅅ자 비슷하겠지만요.)

    옆으로 이동하는 속도만 다르지 근본적으로 공의 궤적은 다 아래 그림과 같이 똑같은 모양입니다.

    http://demo.webassign.net/ebooks/cj6demo/art/images/c03/nw0078.gif
  • [레벨:4]탑차이딱대 2019.11.07 12:41
    FromZero 아 움짤같이 자동차던지 비행기던지 ufo던지 같은속도로 이동하는 물체 안에선 그냥 공의 이동거리는 같다는거군요
    답을 알고나니 약간 허무하네용 허허..
    답변 정말 감사합니다!!!
  • [레벨:23]지구평평 2019.11.07 11:34
    비행기 안에서 공을 위로 던졌다가 다시 받아도 그건 뒤집어진 U 모양의 궤적이 되겠죠? 얼마나 빠르게 움직이느냐가 중요한게 아니라 관건은 힘을 받느냐, 즉 같은속도로 움직이느냐가 제일 중요한거거든요 관성이라는것은 힘을 받지 않는 물체는 계속해서 기존의 운동상태를 유지한다 라는 개념이라는것을 생각해본다면, 같은속도로 움직이는 비행기 안에서 공을 위로 던져도 제3자 입장에서는 공이 위로 볼록한 U자 모양을 그리며 움직이는것차람 보일겁니다
  • [레벨:4]탑차이딱대 2019.11.07 12:43
    지구평평 내가 어떤 속도 속에 있는지는 중요한게 아니군요

    아까 얼핏 보니 지구 자전속도 얘기가 나오던데 그게 다 같은 얘기였네요
    답변 감사합니다!!
  • [레벨:3]룩빡이 2019.11.07 11:55
    공을 던지면 무조건 포물선 운동입니다 다른 힘 없이 중력만 작용하고 있다면 어느상황에서든 뒤집어진 U자 형태로 떨어져요
  • [레벨:4]탑차이딱대 2019.11.07 12:44
    룩빡이 답변 감사합니다ㅠㅠ 이해됐어용!!
  • [레벨:1]고추긁적긁적 2019.11.07 12:36
    https://m.fmkorea.com/2313819162
    이거한번보세여
  • [레벨:4]탑차이딱대 2019.11.07 12:47
    고추긁적긁적 기차에서 공을 던지는 부분이 제가 질문한 의도에 완전 부합하는데 그 앞뒤 내용이 넘 어렵네요ㅋㅋ
    답변 감사해용!!!
  • [레벨:11]궁금하면못참음 2019.11.07 13:10
    충분한 답변은 위에 분들이 다 하신 것 같구

    모르면서 아는 척 하는거랑 알고있으면 가르쳐주진 않고 '그것도 모르냐'고 지적하는 사람이 부끄러운 사람이니 부끄러워 하지않으셔도 됩니다
  • [레벨:4]탑차이딱대 2019.11.07 13:27
    궁금하면못참음 헤헤 감사합니다!! 닉넴이 맘에 드네용~~ㅋㅋ
  • [레벨:23]지구평평 2019.11.07 13:17
    그런데 이러한 질문들에 대해서 딱히 부끄러워하거나 창피해하지 않아도 된다고 생각합니다 이러한 생각들이 바로 100년전 아인슈타인이 고민했던 이야기고, 움직이는 물체에서 빛이 어떻게 움직일까를 생각하다가 나온것이 아인슈타인의 광속불변의 법칙, 특수상대성이론이거든요

    저는 개인적으로 질문자님 질문하신거 듣고 되게 멋있다고 생각합니다 ㅋㅋㅋ 그냥 지나칠수도 있는 문제지만 그거에 대해서 깊게 생각해보고 고민해보는게 제일 중요하다고 생각해요
  • [레벨:4]탑차이딱대 2019.11.07 13:28
    지구평평 핫,,부끄럽슴다ㅠㅠ
    항상 그런 마음가짐으로 살아가겠습니당ㅋㅋ
  • [레벨:21]Cwim 2019.11.07 13:33
    보기 좋다. 댓글들 히히

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