학문
200g 무게추를 달아놓으려 하는데 얼마정도의 무게까지 버틸 수 있는 줄을 사용해야 할까요?
줄이 흔들리면서 가속도가 생기면 아무래도 200g 보다는 더 많은 힘이 줄에 가해질거라 생각되는데 초고속으로 회전하는 특수한 상황이 아닌 일상생활에서 바람같은거에 끊어지지 않고 버티려면 줄은 얼마정도의 무게까지 버틸 수 있어야 할까요?
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안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.
초고속으로 회전할 경우 구심력과 중력이 동시에 작용하므로 줄의 장력은 200g을 버티는 힘보다 더 많은 힘이 필요합니다.
단순히 줄에 200g 추를 메달게 되면 장력의 크기는 추에 작용하는 중력의 크기와 같아집니다. 즉, 0.2kg * 9.8m/s^2=1.96 N 의 장력이 작용하죠.
만약 초고속으로 회전한다면, 이 힘에 구심력 mrw^2=mv^2/r 을 더한 장력이 필요합니다. m은 추의 질량, v는 회전 속력, r은 줄의 길이, w는 각속도입니다. 속도와 줄이 길이에 의존하므로 직접 계산하셔서 고려해주어야합니다.
또한, 빛의 속력에 가까운 회전일 경우 γ mv^2/r 감마를 곱해준 값으로 계산해야합니다. γ는 1/√[1-(v/c)^2] 입니다.