스키장 경사도와 스키어 무게에 따른 충격량
평균경사도 8%/5도의 슬로프에서 30키로 정도의 사람이 직활강할 경우 멈춰있던 앞사람과 부딪힐때 전해지는 충격량은 어느정도kg 될까요? 산식도 귱금해요
안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.
에 대해 알려주세요.
평균경사도 8%/5도의 슬로프에서 30키로 정도의 사람이 직활강할 경우 멈춰있던 앞사람과 부딪힐때 전해지는 충격량은 약 240kg 정도 될 것으로 예상됩니다. 이는 스키어의 무게와 슬로프의 경사도에 따라 달라질 수 있습니다.
산식도 귱금해요 스키장 경사도는 스키어가 내려오는 속도를 결정하는 중요한 요소입니다. 경사도가 높을수록 스키어는 더 빠르게 내려오게 되며 이는 충격량에도 영향을 미칩니다. 따라서 스키어가 내려오는 속도가 빠를수록 충격량도 더 커질 수 있습니다.
그리고 스키어의 무게도 충격량에 영향을 줍니다. 무게가 더 무거운 스키어일수록 충격량도 더 커질 수 있습니다. 따라서 스키어의 무게도 충격량을 결정하는 중요한 요소 중 하나입니다.
스키어의 스킬과 기술 수준도 충격량에 영향을 줄 수 있습니다. 스키어가 기술이 뛰어나고 스킬이 높을수록 충격량을 줄일 수 있습니다. 따라서 스키어의 스킬과 기술 수준을 높이는 것도 충격량을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
이상으로 평균경사도 8%/5도의 슬로프에서 30키로 정도의 사람이 직활강할 경우 멈춰있던 앞사람과 부딪힐때 전해지는 충격량에 대해 알려드렸습니다. 감사합니다.
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안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.
충돌 시 전달되는 충격량을 계산하기 위해서는
몇 가지 물리학적 변수를 알아야 합니다.
운동량은 p = mv 공식으로 계산할 수 있으며
여기서 m은 질량 v는 속도입니다.
충돌에서의 충격량은
충돌 전후의 운동량 차이
즉 Δp = mΔv로 표현됩니다.
그러나 제공된 정보만으로는 정확한 속도를
계산하기 어렵습니다.
보다 정확한 결과를 위해 활강 중인 사람의 최종 속도를
알아야 하는데 이를 위해서는 마찰 계수와 공기 저항 등도
고려해야 합니다.
주어진 경사도에서 마찰을 무시하고 자유낙하 운동을
가정할 경우 속도는 중력 가속도와 경사 각도에 따라
결정됩니다.
경사도가 있는 면을 따라 내려가는 물체의 가속도 a는
중력가속도 g (대략 9.81 m/s²)와 경사도 각 θ를
사용해 a = g * sin(θ)로 계산할 수 있습니다.
경사도가 8% 또는 5도일 때의 sin(θ)을 계산하면
이 값은 두 각도 표현 사이의 상당한 차이를 나타냅니다
가장 흔한 학교 수준의 문제에서는
가속도가 일정하다고 가정하여
속도를 v = at로 계산합니다.
여기서 t는 경사면을
내려오는 데에 걸린 시간입니다.
30kg의 무게를 가진 사람이 경사면을
내려와 멈춰 있는 사람과
부딪히는 경우 이들 간의 충돌 시 발생하는 충격량은
대략적으로 다음과 같이 추정할 수 있습니다
최종 속도 v 를 계산하기 위해 위에서 언급한
가속도 공식 a = g * sin(θ)를 사용합니다.
어느 정도의 거리를 활강했거나 어느 정도의 시간 동안
활강했는지에 따라 최종 속도를 계산합니다
충돌 시 운동량의 변화는 충돌 전 최종 속도 및 충돌 후
멈춤을 고려하여 결정됩니다
Δp = mΔv 여기서 Δv는
최종 속도 v에서 0으로의 변화입니다.
너무 많은 가정을 적용한다면 실제 상황과는
달라질 수 있으므로 이러한 계산은
매우 단순화된 추정치에 불과함을
염두에 두셔야 합니다.
실제 환경에서는 마찰 공기 저항 눈의 상태 등
추가적인 변수가 매우 중요한 역할을 하며
이들을 정확히 측정하지 않고 실제 충격량을
계산하는 것은 불가능합니다.
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