SCIENCE 3D | 폰 진자로 중력 가속도 재기

무슨 일이 일어났나

진자의 주기는 줄 길이와 중력 가속도로 정해지므로, 거꾸로 길이 L 과 잰 주기 T 로 g = 4π²·L ÷ T² 를 구할 수 있습니다.

폰의 회전 센서 값은 폰이 흔들릴 때마다 커졌다 작아지기를 되풀이합니다. 이 쪽은 그 값이 0 을 지나는 때 사이의 시간을 재어 주기를 구합니다.

작게 흔들어야 정확합니다. 시뮬레이터에서 0.5 m 를 5° 로 흔들면 주기 1.419 초로 g 가 9.80 m/s², 30° 로 크게 흔들면 1.443 초로 g 가 9.47 m/s² 로 작게 나옵니다.

견줄 값은 표준 중력 가속도 9.80665 m/s²(NIST)입니다. 실제 g 는 곳마다 조금씩 달라, NASA 지구 자료표는 적도 9.780 m/s², 극 9.832 m/s² 로 적습니다.

💡 생활 속 예시

놀이터 그네의 줄 길이를 재고 스톱워치로 열 번 왕복하는 시간을 재면, 같은 식으로 g 를 대략 구할 수 있습니다.
벽시계 진자의 길이를 알면 똑딱 소리 박자만 듣고도 그 진자의 주기를 짐작할 수 있습니다.

🧪 해 보기

튼튼한 끈 한쪽을 책상 모서리에 테이프로 단단히 붙이고, 다른 쪽을 폰 케이스 구멍이나 케이스 둘레에 두 번 묶습니다.
폰 아래에 이불이나 쿠션을 쌓아, 폰이 흔들리는 가장 낮은 곳이 쿠션 위 30 cm 안이 되게 합니다.
매단 점에서 폰 가운데까지의 길이 L 을 줄자로 재어 이 쪽에 적습니다(예: 0.50 m).
«시작» 을 눌러 센서를 켠 뒤, 폰을 옆으로 8 cm 쯤(10° 안)만 당겼다가 살며시 놓습니다.
10 번 넘게 왕복한 뒤 화면의 주기 T 와 g 값을 9.81 m/s² 와 견줘 보고, 끈 길이를 바꿔 한 번 더 잽니다.

⚠️ 폰이 끈에서 빠지지 않게 케이스와 끈을 두 번 묶고, 흔들기 전에 살짝 당겨 매듭을 확인합니다.
⚠️ 폰은 이불이나 쿠션 위 30 cm 안 높이에서만 흔들고, 창가 · 계단 · 의자 위에서는 하지 않습니다.
⚠️ 어린이는 어른과 함께 하고, 흔들리는 폰 가까이에 얼굴을 대지 않습니다.
⚠️ 회전 센서 값은 이 쪽 화면 안에서만 쓰이며, 저장하거나 폰 밖으로 보내지 않습니다.

누가 왜 찾았나

NIST 에 따르면 진자시계가 나온 뒤 런던 왕립학회는 «반 번 흔들리는 데 1 초 걸리는 진자의 길이» 를 길이의 기준으로 삼자고 내놓았습니다. 그런데 프랑스 과학자들은 알맞은 진자 길이가 시계를 둔 곳의 높이에 따라 달라진다는 것을 알아냈습니다. 중력이 진자의 흔들리는 빠르기를 바꾸기 때문인데, 폰 진자로 g 를 재는 이 실험은 바로 그 성질을 거꾸로 쓰는 것입니다.

확인된 값

표준 중력 가속도 g_n (견줄 기준값): 9.80665 m/s² 출처
알맞은 진자 길이는 높이(고도)에 따라 달라진다 — 중력 때문: 고도에 따라 다름 출처
런던 왕립학회가 진자로 시간(길이) 기준을 내놓음 (NIST): 왕립학회 제안 출처
적도의 표면 중력 가속도 (NASA 지구 자료표): 9.78 m/s² 출처
극의 표면 중력 가속도 (NASA 지구 자료표): 9.832 m/s² 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 물리학 실험 · 역학 [12물실02-04]
한국 2022 · 물리학 실험 · 물리 실험의 기초 [12물실01-04]
일본 · 小学校第5学年振り子の運動

출처

https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?gn(확인 2026-11-12)
https://www.nist.gov/si-redefinition/second/second-past(확인 2026-11-12)
https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/earthfact.html(확인 2026-11-12)

폰 진자로 중력 가속도 재기