漁夫의 이것저것; Juvenile delinquency

자유낙하운동...을 직접 체험하셨네요. 일단 발군에게 애도를 표하며...ㅠㅠ
일단 질량에 비례하니까 볼링공 떨어트리면 그야말로 뼈는 아작이 나겠군요. (고등학교를 졸업한 이후 오늘 물리학 수업 들을 때까지 물리를 멀찍이 떨어트리고 있어서 자유낙하에 대한 것이 기억이 나지 않네요.)

제갈교님/ 일단 운동 에너지부터 계산해 보죠... ^^
참치 캔 1kg 잡고, 가슴 높이를 1.5m로 두고 계산하면 (꽤 무겁고 낙하 높이가 크지 않으므로 공기 저항을 무시합니다)

운동 에너지(J) = 1*9.8*1.5=약 15 (J) [non-relativistic ^^ ]

사실 저 운동 에너지는 별거 아닌데, 중요한 것은 얼마나 빨리 떨어지는 질량이 멈춰서 힘을 가하냐 하는 충격량이죠. 다 아시다시피 발등은 피부가 아주 얇아 기껏해야 2mm 정도 돼 보입니다. 이래서 떨어지는 넘이 속도가 거의 줄지 않고 뼈에 직접 충격을 가할 수 있습니다. 아마 이 충격을 허벅지 안쪽에 받았으면 (살이 매우 두꺼우니까요) 그냥 피부만 살짝 멍이 들고 넘어갔을 겁니다.

충돌시 속도 = root (2*9.8*1.5) = ~5.4 (m/s)

두께 2mm 피부를 누르고 뼈에서 정지하는 데 시간이 얼마쯤 걸릴까요?

0.002 / ~5.4 = ~0.001 (s)

완전히 이렇게 되지야 않겠지만 암튼 무지하게 빨리 정지합니다. 대충 잡아 0.001초 안에 참치 캔이 속도가 0으로 줄어든다고 하고 계산하면

충격량(impulse) = 1*5.4 / 0.001 = 약 5400 (N)


그리고 마지막 요소가 있죠. 참치 캔이 어느 방향으로 발등에 떨어졌냐 하는 문제입니다.
저 피해자(!)는 재수 없게 모서리로 맞았습니다. 이 경우 5400 N의 힘이 그대로 예리한 모서리 부분에 집중되기 때문에, 압력은 더 올라가는 겁니다. 이 부분을 정확히 계산하기는 어렵지만 대략 0.1 cm^2 이라고 하면(이것도 사실 크게 잡은 거죠)

압력(N/m2; Pa) = 5400 / 0.00001 = 5.4 * 10^8 = ~5400 (기압)

즉 최소 수백 기압의 압력이 좁은 면적에 순간적으로 집중되는 겁니다. 단지 참치 캔 모서리에 맞은 것으로요.
볼링 공이라면 저기에 *6 만 해 주시면 되겠습니다.... -.-

집 안에서도 엄청난 안전사고가 일어날 수 있는거군요. 명심해야겠읍니다.

특히 애들의 경우 분별력이 떨어지기 때문에 집안에서도 안전사고가 나려면 얼마든지 날 수 있습니다. 저거 당한 어른의 경우에도 사실 왕 재수 없는 case였죠.

어이쿠, 정말 몸성히 인생을 보내는 게 쉬운 일이 아닙니다.

비교적 안전한 집안에서도 저런데, 옛날에 원시 시대 때는 얼마나 사고율이 높았겠습니까. 잡으려고 덤볐던 짐승에게 받혀서 들것(!)에 실려 오는 따위는 부지기수였겠죠.

갑자기 죽령에 터널뚫을 경우 그 안에 담겨있는 물의 위치에너지는 얼마정도일까? 터널갑문에 미치는 압력은 얼마나될까하는 궁금증이 생기는군요.

대충 물 깊이 10m마다 1기압씩 올라갑니다. 담겨 있는 물의 양과, 우기에 물이 더 많아질 경우, 그리고 선박이 사고로 충돌할 것에 대비해서 튼튼하게 만드는 것이지, 의외로 압력 자체는 아주 크지는 않다고 알고 있습니다.
단 죽령이 높이는 높으니까 물의 위치 에너지는 아주 커지죠. 1000 ton의 물을 800m 들어올리면 위치 에너지가 10^6*9.8*800=~8*10^9(J)[=~2*10^3 (kWh)] 정도 됩니다. 1000 ton이라면 운하 수준에서는 사실 별 거 아닌데, 범람이라도 하면.... 상상하고 싶지 않습니다.

역시 과학의 길은 멀고도 험하군요. ^^;;

구들장군님 / 사실 제가 한 정도 계산은 고등학교 수준입니다. '응용'이 문제죠.