🚀궤도사령부(궤도)

눈썰매와 체중의 상관관계

궤도

인생찍먹러

24.01.22

안녕하십니까 선생님 그리고 선배님들.

저는 어려서부터 과학을 좋아했었고 궤도 선생님을 접하고 과학을 사랑하게된 직장인입니다.

최근 눈썰매장늘 다녀와서 궁금증이 생겼고 구글에 검색해봤지만 보는 자료마다 답이 다르거나 애매했습니다.

정확하게 알고 싶어서 선생님 그리고 선배님들께 질문 드립니다.

질문) 50kg인 사람과 100kg인 사람이 같은 종류의 눈썰매로 15도 경사의 100m 눈썰매장에서 경주를 할 때, 누가 먼저 도착하는지 궁금합니다.

즉, 체중이 무거우면 눈썰매의 속도가 더 빠른지 궁금합니다.

모두 항상 건강하시고 날씨 변덕이 심한 요즘 감기 조심하고 행복한 하루되세요!

읽어주셔서 감사합니다.

우와와앙

24.01.22

낙하 속도는 질량과 관계 없이 동일하고 작용하는 마찰력이 문제입니다. 제가 알기로 마찰력은 수직항력에 비례할텐데 무게가 더 나가면 수직항력도 더 커서 가벼운 사람이 더 빠를 것으로 예상되네요.

인생찍먹러 글쓴이

24.01.22

속도에 영향을 주는 것은 마찰력이군요. 소중한 답변 감사합니다.

마곡나룻

24.01.22

무게가 더 나가면 눈에 가해지는 압력이 쌔기 때문에 녹는점이 낮아지지않을까요?(스케이트원리)

마찰력이 상당히 낮아지기 때문에 슝슝 나갈것 같네요

인생찍먹러 글쓴이

24.01.22

눈이 녹을 것이라는 생각은 못하고 있었어요. 영향이 있을 것 같기도 합니다. 답변 감사합니다.

그불스튜디오

24.01.22

제 개인적인 생각으론 초기속도랑 공기저항도 꽤 크게 영향을 줄 거 같아요!

초기속도는 똑같이 한다 쳐도 공기 저항은 무거운 사람이 가벼운 사람보다 부피가 클 가능성이 높으니 그것때문에도 좀 더 느려질지도요??

인생찍먹러 글쓴이

24.01.22

공기저항도 중요하겠네요.

만약 부피가 같더라도 가벼운 사람이 빠르다는 의견이시군요. 답변 감사합니다.

대인배는물리좋아함

24.01.22

제가 알고 있는 것에 한하여 답해드리겠습니다. (현 물리학과 대학원생)

1) 이상적인 중력장에서

먼저 앞서서 위에 똑똑하신 분이 말씀하신 바와 같이 중력장에 의한 빗면에서의 운동은 질량과 무관합니다. 즉 초기조건 (경사, 초기속도, 높이..)이 동일하다면 동시에 도착점에 도달합니다.

2) 공기저항까지 고려한 경우

공기저항에 관하여 말씀드리겠습니다.

일반적인 상황에서의 공기저항은 물체의 속도에 비례합니다. 만약에 물체를 정지시킨채로 제약없이 낙하시켰을 때, 무한히 낙하한다면 움직이는 물체의 속도에 비례하는 공기저항으로 인해 종단속도가 존재합니다. 사족은 각설하고 애초에 초기 조건이 동일한 상태에서 공기저항을 고려하여도 동일하게 도착할 것 같습니다.

(밑에서..)

대인배는물리좋아함

24.01.22

3) 얼음의 특수성

물은 다른 물체와 달리 고체에서의 부피가 액체에서의 부피보다 더 큰 녀석입니다. 현재까지 얼음이 미끄러운 이유가 여기서 설명이 가능하다고 대체적으로 이해하고 있습니다. (정확히 얼음이 미끄러운 이유는 아직 정확히 이해하지는 못한 것으로 알고 있습니다.)

현재까지 이해하는 얼음이 미끄러운 이유는 얼음에 미세압력을 가하면 부피가 작아져 액체로의 상전이가 일어나 얼음이 미세하게 녹아 미끄러지는 과정입니다.

만약에 썰매의 단면적이 동일한 경우, 100kg인 사람이 가하는 무게가 더 크기 때문에 100kg인 사람의 썰매가 눈을 누르는 압력이 더 큽니다. 이는 얼음에서부터 물로의 상전이가 더 많이 일어나 더 많이 미끄러지게 되어 결국 무거운 사람이 더 빨리 도착하지 않을까 싶습니다.

대인배는물리좋아함

24.01.22

단면적으로 인한 공기저항도 생각해보았는데, 사람의 밀도가 같다고 생각했을 때 질량이 두배면 부피가 두배이기에 단순하게 단면적은 1:2^(2/3) 이기에 그렇게 큰 고려사항은 아니라고 생각했습니다.

@대인배는물리좋아함

인생찍먹러 글쓴이

24.01.23

생각해야될 변수가 매우 많네요.

물리학 석학 선생님의 소중한 댓글 감사합니다.

똑똑하신 분들이 많아서 대한민국의 과학미래는 밝은 것 같습니다.

@대인배는물리좋아함

Fortaleza

24.01.24