안녕하세요. 진로진학 콘텐츠를 다루고 있는 메이저맵 에디터 여름입니다.

질문하신 내용과 비슷한 주제를 다룬 사례가 있어 답변드립니다.

1. 각운동량 보존법칙으로 설명하기

각운동량 보존법칙이란?

“외부에서 토크(회전력)가 작용하지 않으면, 물체의 각운동량은 일정하다.”

수식: L=I⋅ω

(각운동량 L = 관성모멘트 I × 각속도 ω)

그네의 운동을 회전운동으로 본다면,

사람이 몸을 굽히면 → 회전축과 질량 중심 사이의 거리 ↓ → 관성모멘트 I ↓

→ 보존 법칙에 의해 각속도 ω ↑ → 그네가 더 빨리 움직이며 진폭이 증가합니다.

이는 피겨스케이터가 팔을 모을 때 회전이 빨라지는 것과 동일한 원리입니다.

2. 토크와 질량중심 이동으로 설명하기

사람이 몸을 굽히거나 펴는 순간,

질량중심의 높이와 위치가 바뀌면서 에너지 전달이 발생합니다.

예: 내려갈 때 몸을 굽히고

올라갈 때 몸을 펴면,

→ 질량중심의 움직임과 중력 방향이 일치해

→ 운동에너지가 점점 더 누적되어 진폭이 커짐

→ 이건 일종의 내부에서 만들어지는 자가 토크로 해석됩니다.

3. 보존계 vs 비보존계

그네 + 사람 시스템을 전체적으로 보면 에너지는 증가하고 있음 → 즉,

사람의 몸 움직임이 내부에서 에너지를 주기적으로 공급하는 역할을 함

외부 힘 없이도 내부 에너지 투입이 있기 때문에

엄밀히 말하면 비보존계에서 운동이 이루어지는 셈입니다.

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