스크래치로 물리실험하기-3. 마찰력 실험

안녕하세요. 승승이입니다.

지난번에서 힘과 가속도, 속도, 위치에 대한 식을 프로그램에서 구현해봤습니다.

이번에는 마찰력을 넣을 차례입니다.

마찰력에는 종류가 여러가지 많습니다. 지면마찰도 있고 공기저항도 있고 여러가지입니다.

공기저항력은 저속일 때는 속도에 비례, 고속이면 속도의 제곱이 비례합니다.

지면마찰력은 정지마찰과 운동마찰이 있는데, 정지마찰력은 속도가 0일 때 일정 힘 이하에서는 정지하도록 되어 있는 마찰력입니다. 운동마찰은 운동하기 시작하면 일정한 값으로 적용되는 마찰력입니다.

여기서는 어떠한 이유로 인해 속도에 비례하는 마찰력을 만들어 볼까 합니다.

그러면 공이 전체 받는 힘 F는 외력과 마찰력만을 고려하고, 마찰력이 속도에 비례하도록 결정하면 됩니다.

가속도, 속도, 위치에 대한 공식은 변함이 없습니다. 단지 '힘'부분만이 달라집니다.

실제 여러가지 자연현상도 이 힘만 변하는 경우가 많습니다. 가속도, 속도와 위치는 다른 어떤 영향이 있지 않는 한 힘에 의해서 차례대로 변하게 됩니다. 때문에 여러가지 자연 현상에서 가속도-속도-위치 규칙은 정해두고 '힘'이 어떻게 작용하는지 잘 풀어내면 시뮬레이션을 쉽게 구할 수 있습니다.

이전의 강좌 스크립트에서 힘이 작용하여 가속도 부분만 바꿔주었습니다.

참 쉽죠?

외부힘 u는 이전 스크립트와 마찬가지로 키보드로 누르면 증가 및 감소를 하게 됩니다. 나머지 힘은 속도와 k의 크기에 비례하여 반대로 작용합니다. 즉 속도가 클수록 반대로 밀어내는 힘이 됩니다.

이 시뮬레이션은 실제 지면에서의 마찰력은 속도와 무관하고(무게에 비례), 바람의 마찰력은 저속과 고속으로 나뉘어 각각 다르게 되기 때문에 실제 자연현상과는 조금 다릅니다. 하지만  물체에 외부적인 요인이 아닌 자기 자신의 어떤 값(위치나 속도 등)에 의해 힘을 받게 되면 어떻게 되는지 알 수 있습니다.

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스크립트 확인

https://scratch.mit.edu/projects/184357371/