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달걀 떨어뜨리기 실험 (충격 줄이기)

날달걀을 떨어뜨려도 깨지지 않게 하려면 바닥에 무엇을 깔아야 할까요?

무슨 일이 일어났나

달걀이 깨지는지는 닿는 빠르기만이 아니라, 그 빠르기를 0 으로 줄이는 데 걸리는 시간에 달려 있습니다.

같은 높이라면 쿠션 위든 맨바닥이든 닿는 빠르기와 없애야 할 운동량은 같습니다. 쿠션은 달걀이 파고들며 천천히 멈추게 해서 달걀이 받는 힘을 줄입니다.

높이를 올리면 닿는 빠르기와 운동량이 함께 커집니다. 0.5 m 에서 1 m 로 올리면 운동량이 약 1.4 배이니 더 두툼한 쿠션이 필요합니다.

NASA 는 1997 년 화성 탐사선 패스파인더를 거대한 에어백 묶음으로 감싸 착륙 충격을 줄였습니다. 이 실험의 쿠션이 하는 일과 같은 생각입니다.

📸 진짜 모습

화성에 내린 패스파인더 착륙선에서 찍은 사진 — 탐사 로봇 양옆의 흰 천은 착륙 충격을 흡수하고 바람이 빠진 에어백입니다.
출처: NASA/JPL · 퍼블릭 도메인 · NASA 그림 창고 원본 ↗

💡 생활 속 예시

장 본 달걀을 판째 들고 올 때 종이 달걀판이 흔들림을 받아 주어 껍데기가 덜 깨집니다.
휴대폰 케이스의 말랑한 모서리는 폰이 바닥에 떨어질 때 멈추는 시간을 조금이라도 늘려 줍니다.

🧪 해 보기

어른과 함께 날달걀 2~3 개, 지퍼 백, 넓은 쟁반, 수건 · 방석 · 스펀지를 준비합니다.
달걀을 하나씩 지퍼 백에 넣어 잠그고, 바닥에 쟁반을 놓습니다.
바닥에 선 채로 달걀을 쟁반 위 50 cm 높이에서 놓아, 맨 쟁반 · 수건 한 겹 · 방석 위에 차례로 떨어뜨립니다.
깨지지 않은 쿠션을 찾으면 높이를 1 m 까지만 올려 다시 해 보고, 쿠션이 얼마나 깊이 눌렸는지 견줘 봅니다.
결과를 «쿠션 · 높이 · 깨짐» 표로 적고, 시뮬레이터에서 같은 높이의 닿는 빠르기를 함께 적습니다.

⚠️ 의자 · 식탁 · 계단에 올라가지 말고 바닥에 선 채로, 손 높이 1 m 안에서만 달걀을 놓습니다.
⚠️ 달걀은 꼭 지퍼 백에 넣어 껍데기와 흰자가 튀지 않게 하고, 실험이 끝나면 비누로 손을 씻습니다.
⚠️ 어린이는 어른과 함께 하고, 달걀이 흘러 미끄러워진 바닥은 바로 닦습니다.

누가 왜 찾았나

NASA 는 1997 년 7 월 4 일 화성에 내린 패스파인더 탐사선을 거대한 에어백 묶음으로 감쌌습니다. 착륙선은 화성 땅에서 15 번쯤, 가장 높게는 15 m 까지 튀어 오르며 충격을 나눠 받은 뒤 멈췄습니다. 달걀 실험의 쿠션처럼, 부딪히는 시간을 늘려 힘을 줄이려는 설계였습니다.

확인된 값

화성 탐사선 패스파인더도 에어백으로 착륙 충격을 줄였다: 에어백 착륙 출처
패스파인더가 화성에 내린 날: 1997-07-04 출처
에어백에 싸여 튄 가장 높은 높이 (약 15 번 튐): 15 m 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 통합과학1 · 시스템과 상호작용 [10통과1-03-04]
한국 2022 · 과학탐구실험2 · 생활 속의 과학 탐구 [10과탐2-01-03]