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Elastic Force

The force that allows some materials to return to its original shape after being stretched or compressed.

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탄성력

번지 점프와 탄성력

이 번지 점프의 줄이 다 늘어지면 이 점프를 한 사람에게는 무슨 일이 생길까? 그는 갑작히 정지하지 않는다. 만일 그런다면 그는 심각한 부상을 당할 것이다. 그 대신 번지 줄이 늘어나며 그의 하강 속도를 감소시켜 준다. 

Q : 그 다음 어떤 일이 생길까?  

A : 번지줄이 약간 늘어 났다가 다시 원 상태로 되돌아 간다. 이에 따라 점프자는 위로 튀어 오른다. 번지 줄은 탄성이 있어 이런 용도에 적당하다.  

탄성과 탄성력

탄성이 있는 것은 그것을 늘리거나 압축한 것이 원래의 상태로 되돌아갈 수 있으며, 이러한 성질을 탄성 ( elasticity) .이라 한다. 번지줄과 같은 탄성 물질을 늘리거나 압축하면 번지줄은 이런 모양변화에 저항한다. 그 물질은 반대 방향으로 대응하는 힘을 가하며 이를 탄성력 ( elastic force) .이라 한다. 그 믈질을 더 많이 늘리거나 압축할 수록 탄성력이 더 커진다. 늘리거나 압축하는 힘을 풀어주면 탄성력이 그 물질을 원래의 상태로 돌아가도록 해준다. 다음 사이트에서 탄성력의 예시를 볼 수 있다.   

http://www.youtube.com/watch?v=fFtM9JznLh8

다음 사이트에서 가상 번지 점프를 해볼 수 있다.  

http://www.youtube.com/watch?v=eaICwFMHcaY

Q : 번지점프하는 사람이 뛰어내린 다음에는 무슨 힘이 번지선을 늘어나게 하나? 언제 이 번지선이 원래의 모양으로 되돌아가나? 

A : 번지점프하는 사람이 뛰어내리면 그는 중력에 의해 아래 쪽으로 가속이 된다. 이 때 그의 몸무게가 번지선을 늘어나게 한다. 번지선이 늘어나게 되면 위 쪽으로 틴성력이 생겨 점프한 사람의 하강 속도를 늦추어주고 그를 순간적 정지 상태로 만들어준다. 이 때부터 점프한 사람이 위로 튀어 오르면서 번지선이 원래의 모습으로 되돌아간다.  

탄성력의 이용

탄성력은 번지점프 이외에도 여러 가지에 유용하다. 사실 우리는 거의 매일 탄성력을 활용한다. 아래 그림에 몇가지 대표적인 탄성력의 이용 사례가 나타나 있다.  

[탄성력 이용 사례] 헤어 밴드(Hair Scrunchies), 허리 밴드(Waist band), 고무 밴드(Rubber band), 운동 밴드(Resistance Band)

Q : 운동 밴드는 어떻게 작용하나? 이는 탄성력을 어떻게 이용하나?  

A : 이를 잡아 당기면 늘어나지만 찟어지지는 않는다. 이를 잡아 당길때 느끼는 저항이 탕성력이다. 밴드를 더 많이 당길수록 탄성력이 터 커진다. 밴드를 잡아 당길 때의 저항이 근육 운동을 하게 해준다. 밴드를 놓으면 처음 상태로 되돌아 간다. .

아래 그림과 같은 스프링 장남감도 이를 늘리거나 압축하면 탄성력을 가진다. 다른 탄성체와 마찬 가지로 늘리거나 압축한 힘을 제거하면 스프링이 처음 상태로 되돌아간다. 스프링은 무게를 재는 저울에 사용되며 자동차 시트에도 이용된다.  

탄성력이 있는 스프링 장난감

Q : 스프링의 다른 용도에는 무엇이 있나?

A : 침대의 메트리스에도 스프링이 사용되고, 문에 달린 스프링이 열린 문을 다시 닫히게 해준다. 볼펜 안에도 작은 스프링이 들어 있고, 통통이 포고(pogo)는 탄 사람을 땅에서 튀어 오르게 해준다.  

요약

  • 탄성력은 어느 늘리거나 압축한 물질이 처음 상태로 되돌아가는 능력이다. 탄성체가 늘리거나 압축되면 탄성력이 발생한다. 탄성체를 더 늘리거나 압축하면 탄성력이 더 커진다.  
  • 탄성력은 헤어밴드에서 침대 스프링에 이르기까지 다양하게 이용된다.  

용어

  • 탄성력(elastic force) : 탄성체가 늘리거나 압축할 때 발생하는 저항하는 힘  
  • 탄성(elasticity) : 늘리거나 압축한 물질이 원래 상태로 되돌아 가는 능력  

연습

다음 사이트에서 탄성에 관한 글을 읽고 지진 애니메이션을 본 다음 아래 질문에 답하라 .

http://scign.jpl.nasa.gov/learn/eq5.htm

  1. 다음 중 탄성이 있는 것은?
    1. 연필
    2. 암석
    3. 고무줄
    4. 위 모두
  2. 탄성체는 더 이상의 힘을가하면 영구히 모양이 변하는 지점을 가진다. 이 지점을 무엇이라 하는가?  
    1. 탄성력
    2. 강한 구조.
    3. 탄성 한계
    4. 한계점.
  3. 물질의 탄성회복이 일어나는 때는?
    1. 처음 상태로 되돌아갈 때.
    2. 정상적 한계 이상 잡아당길 때 .
    3. 그 모양을 영구히 바뀔 때
    4. 부서지고 깨뜨려질 때
  4. 지진이 나도 깨뜨려지지 않고 견딜 수 있는 물질은?
    1. 단단한 물질
    2. 압축된 물질
    3. 탄성 물질.
    4. 변형된 물질.
  5. 지진에서 지진파를 만드는 것은?
    1. 암석 이동
    2. 지각 반발
    3. 지각파손
    4. 소성변형

복습

  1. 탄성이란 무엇인가?
  2. 탄성 물질은 어떻게 탄성력을 가지나?
  3. 활에서 화살을 쏘는데 탄성력이 어떻게 이용되는지 설명하라.

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