스포츠 속에 숨어있는 과학적 원리-자전거의 안정성-

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스포츠 속에 숨어있는 과학적 원리-자전거의 안정성-에 대한 내용입니다.

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본문내용

팽이를 회전시키지 않고 세우면 금방 넘어진다. 자전거의 경우도 마찬가지이다. 서 있는 자전거는 빨리 쓰러진다. 사람이 타지 않은 자전거도 잘 밀어주면, 흔들거리다 쓰러지기 전에 몇 초 동안은 굴러간다. 그러나 자전거의 안정성과 사람이 자전거를 타는 방법을 성명하기는 쉽지 않다. 자전거를 타는 사람들이 알고 있듯이, 빨리 갈수록 균형을 잡기는 더 쉬워진다. 그뿐 아니라, 자전거는 아주 좁은 기저면을 가지고 있기 때문에, 자전거에 앉아 균형을 잡는 일은 단순히 기저면 위에 무게중심을 유지한다고 되는 것이 아니다.
잠시 자전거를 타면서 어떻게 균형을 잡는지를 생가해 보거나 기억을 되살려 보면, 자전거가 쓰러지려고 하면, 우리는 본능적으로 쓰러지는 방향으로 앞바퀴를 돌리게 된다. 그러면 자전거는 쓰러지는 대신 곡선 궤도(curved path)로 가게 된다. 이는 자전거를 턴을 하는데 필요한 구심력을 제공하는 마찰을 만들어 내게 된다. 이와 같이 바퀴를 돌리면 자전거가 쓰러지는 것을 막는데 도움을 주게 되며, 이때 몸무게를 옮기거나 바퀴의 조향을 적절히 조절함으로써, 다시 원래의 길로 나아갈 수 있게 된다. 바퀴의 회전축을 고정된 방향으로 유지해 줌으로써, 자이로스코필 작용은 자전거를 곧바로 세우는데 도움을 준다. 자전거가 한쪽으로 기울기 시작하면, 앞바퀴는 자동적으로 기우는 쪽으로 축을 틀어 변화에 대응하게 되는데, 이는 팽이의 세차 운동과 그 원리가 같은 것으로서, 자전거가 금방 쓰러지는 것을 막아주게 된다. 이와 같이 앞바퀴가 회전하는 것은 사람이 타고 있지 않은 자전거의 안정성을 유지해 준다.
여기서 이용된 자이로스코프의 원리는 간단히 `팽이`다. 팽이는 한 축을 중심으로 회전하는 물체를 말한다. 회전속도가 충분히 빠를 때 팽이는 회전축을 지면에 수직으로 만드는 복원력(되돌리는 힘)을 만든다. 이 힘은 팽이가 지면에 수직이 아니고 기울었을 때 팽이와 지면의 접촉점이 팽이의 회전축 밖에 있기 때문에 나타난다.

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