<롤러 코스터> 원리를 이해하면 두배나 즐겁다

배한길 info.elc09@gmail.com 글쓴이의 다른 글 보기

최종수정 : 2012-02-27 01:08

오늘부터 두번에 걸쳐 롤러 코스터 원리에 대하여 물리적으로 이야기 해 보도록 하겠습니다.

광역 밴쿠버안에서 physics 과목을 수강하는 학생들은 대부분 놀이 공원으로 Field trip을 가게 됩니다. 놀이 공원의 대부분의 놀이 기구들(예: 롤러 코스터, 바이킹 등등)이 물리적원리를 이해하는데 도움이 되기 때문입니다. 오늘은 이들 놀이 기구들중 하나인 롤러 코스터에 담겨져 있는 물리적 원리를 찾아 보기로 하겠습니다. 참고로 물리적인 현상을 이야기 할때 매우 복잡한 변수와 조건들이 있습니다만, 이해하기 쉽도록 가장 이상적인 조건을 가지고 설명 드리니 오해없으시기 바랍니다.

롤러 코스터는지상보다 높은 곳에 설치된 일정한 레일 위를 동력없이 달리도록 만들어진 놀이기구를 총칭하는 말입니다. 여기서 주목해야할 부분이 있는데 그것이 바로 ”지상보다 높은 곳” 과 “ 달리도록” 입니다. 어떤한 물체가 지상보다 높게 올라가면, 중력 때문에 위치에너지(Gravitational potential Energy, E_p)를 가지게 됩니다. 롤러코스터가 레일 위를 달리기 시작하면 이 위치 에너지가 운동에너지(Kinetic Energy, E_k)로 바뀌게 됩니다.

이 위치 에너지가 운동에너지로 얼마나 빨리 바뀌느냐에 따라서, 롤러 코스터는 속력이 빨라지기도 느려지기도 합니다. 또한 운동 에너지가 어떤 상황에서는 다시 위치 에너지로 바뀌기도 합니다. 물리적으로 이야기 하면 롤러코스터는 위치에너지를 운동에너지로 변환하여 달리도록 만들어진 놀이기구라고 말할 수 있겠습니다.