무중력 비행기 (포물선 비행)
Zero-g parabolic flights
비행기 안에서 어떻게 20 초 넘게 둥둥 떠 있을 수 있을까요?
무슨 일이 일어났나
무중력 비행기는 엔진 힘을 맞춰, 비행기 전체가 공중에 던진 공처럼 포물선을 따라 날게 합니다. 그 포물선 위에서는 비행기와 안의 사람이 함께 자유 낙하해 떠오릅니다.
NASA 는 포물선 한 번에 약 20 초 동안 무중력이 되고, 한 번 비행에 15~30 번의 포물선을 그린다고 설명합니다. 지금은 특별히 고친 보잉 727(B-727) 비행기를 씁니다.
포물선에 들어가려고 비행기를 끌어올리는 동안에는 지구 중력의 약 1.8 배를 느낍니다. NASA 는 지구 중력의 6 분의 1 인 달 중력을 흉내 내는 비행도 한다고 적습니다.
시뮬레이터에서 150 m/s 로 45° 각도로 들어가면 무중량 시간이 21.6 초이고, 포물선 꼭대기까지 0.573 km 를 더 올라갑니다. 들어가는 빠르기를 140 m/s 로 줄이면 20.2 초로 짧아집니다.
📸 진짜 모습
불러오는 중…📸 사진우주인 훈련 때 무중력을 흉내 내는 NASA 의 C-9 비행기가 텍사스의 공항에 급유하러 내려앉았습니다.
출처: NASA · 퍼블릭 도메인 · NASA 그림 창고 원본 ↗
💡 생활 속 예시
- 놀이공원 바이킹이 가장 높은 곳에서 반대쪽으로 넘어가는 순간 몸이 붕 뜨는 것은, 배와 몸이 함께 떨어지며 의자가 몸을 덜 받치기 때문입니다.
- 높이 차 올린 축구공이 그리는 길을 비행기 전체가 따라 그린다고 생각하면 됩니다 — 공 속에 작은 장난감이 있다면 그동안 공 안에서 둥둥 떠 있을 것입니다.
- 자동차가 언덕 꼭대기를 빠르게 넘을 때 배 속이 살짝 뜨는 느낌도, 차가 잠깐 아래로 빨라지며 좌석이 몸을 덜 받치기 때문입니다.
어떤 부품이 무엇을 하나
- 개조한 비행기 (B-727) — NASA 가 지금 쓰는 특별히 고친 보잉 727 입니다. 안의 넓은 칸에서 사람과 실험 장치가 함께 떠오릅니다.
- 엔진 힘 조절 — 포물선 동안 공기 저항을 이길 만큼만 밀어, 비행기가 던진 공과 같은 길을 따르게 합니다.
- 끌어올리기 구간 — 포물선에 들어가기 전 비행기 머리를 들어 올리는 구간 — 안에서는 지구 중력의 약 1.8 배를 느낍니다.
- 포물선 꼭대기 구간 — 비행기와 사람이 함께 자유 낙하하는 약 20 초 — 이 시간에 실험을 합니다.
- 비행기가 수평으로 날다가 머리를 들어 비스듬히 올라갑니다 — 이때 몸이 약 1.8 배 무겁게 느껴집니다.
- 엔진 힘을 줄여 비행기가 던진 공처럼 포물선을 따라 날게 하면, 올라가는 동안부터 꼭대기를 지나 내려오는 동안까지 안의 사람이 떠오릅니다.
- 약 20 초 뒤 비행기는 다시 머리를 들어 끌어올리고, 이 오르내림을 한 번 비행에 15~30 번 되풀이합니다.
확인된 값
교육과정에서는
- 한국 2022 · 통합과학1 · 시스템과 상호작용 [10통과1-03-03]
- 한국 2022 · 역학과 에너지 · 시공간과 운동 [12역학01-02]
출처
이어서 보기
같은 단원 · 중력과 궤도
- 개념인공위성의 궤도 운동 (원 궤도 속력)
- 개념탈출 속도
- 개념하늘에 멈춰 보이는 위성 (정지 궤도)
- 개념중력 가속도 (g ≈ 9.8 m/s²)
- 개념행성 운동 법칙 (케플러 법칙)
- 개념밀물 썰물을 만드는 힘 (기조력)
- 개념만유인력 (뉴턴 만유인력 법칙)
- 개념둥둥 뜨는 상태 (무중량 상태)
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