공기저항이 없을때 진자운동은 무한하게 운동하나요?

Question

질문 그대로 진자운동을할때 진공상태임으로 공기저항이 없다면 어떻게 되나요? 역학적에너지가 보존되는데 그러면 계속 무한하게 운동하고 있나요?

Answer 1

안녕하세요.

공기 저항이 없는 완벽한 진공 상태에서 진자를 운동시킬 경우, 역학적 에너지(위치 에너지와 운동 에너지의 합)가 보존됩니다. 공기 저항과 같은 비보존력이 작용하지 않기 때문에, 진자는 에너지 손실 없이 운동을 계속합니다. 이 이론적인 상황에서는 진자가 초기에 주어진 에너지를 유지하며, 그 결과로 진자는 무한히 오랫동안 운동을 지속할 수 있습니다.
이러한 운동은 단순 조화 운동의 한 예로서, 진자는 주기적으로 같은 경로를 반복하여 움직이게 됩니다. 초기에 주어진 최대 높이까지 올라갔다가 다시 내려오고, 반대편에서도 같은 높이까지 올라가는 이동을 반복합니다. 이 과정에서 운동 에너지와 위치 에너지는 지속적으로 서로 변환되지만, 그 총합은 변하지 않습니다.
실제 상황에서는 진자의 축이나 연결 부위에서의 마찰과 같은 다른 형태의 에너지 손실이 존재할 수 있습니다. 그러나 이론적으로 완벽한 조건, 즉 마찰과 공기 저항이 전혀 없는 상태를 가정할 경우, 진자는 초기에 주어진 에너지를 영구히 보존하며 계속해서 운동을 이어갈 수 있습니다.