진자의 주기 (단진자)
Simple pendulum
줄을 짧게 잡으면 진자가 왜 더 빨리 흔들릴까요?
무슨 일이 일어났나
단진자는 가벼운 줄 끝에 추를 매단 진자입니다. 한 번 갔다 오는 시간(주기)은 줄 길이와 중력 가속도로 정해지고, 추의 무게와는 거의 상관없습니다.
식 T = 2π·√(L/g) 처럼 줄을 4 배 길게 하면 주기는 2 배가 됩니다. 시뮬레이터에서 1 m 진자는 2.01 초, 0.25 m 진자는 1.01 초입니다.
NIST 는 «중력이 진자가 흔들리는 빠르기에 영향을 준다» 고 적습니다. 중력 가속도를 줄이면 같은 줄에서도 주기가 길어집니다.
이 식은 작게 흔들릴 때 맞습니다. 시뮬레이터에서 1 m 진자를 60° 로 크게 흔들면 주기가 2.15 초로, 10° 일 때(2.01 초)보다 약 7 % 길어집니다.
💡 생활 속 예시
- 메트로놈은 흔들리는 막대의 추를 위로 올리면 박자가 느려지고, 아래로 내리면 빨라집니다.
- 놀이터에서 줄이 긴 그네는 짧은 그네보다 느긋하게 오갑니다.
- 열쇠고리를 손가락에 걸어 흔들 때 고리 줄을 짧게 잡으면 열쇠가 빨리 달랑거립니다.
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진자가 흔들리는 박자는 어디서나 똑같다.
NIST 에 따르면 프랑스 과학자들은 알맞은 진자 길이가 시계를 둔 곳의 높이(고도)에 따라 달라진다는 것을 알아냈습니다. 중력이 진자의 흔들리는 빠르기를 바꾸기 때문입니다. 출처
누가 왜 찾았나
NIST 는 갈릴레오 갈릴레이가 일찍이 1582 년부터 진자의 움직임을 연구했다고 적습니다. 그는 진자시계 설계도까지 그려 두었지만, 1642 년 세상을 떠날 때까지 실제로 만들지는 못했습니다. 진자의 고른 박자로 시간을 재려는 그의 생각은 그 뒤 진자시계로 이어졌습니다.
확인된 값
교육과정에서는
- 한국 2022 · 물리학 실험 · 역학 [12물실02-06]
- 일본 · 小学校 第5学年 振り子の運動
- 일본 · 高等学校 物理 (1) 様々な運動
출처
이어서 보기
같은 단원 · 진동
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