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학습자료/과학

속력과 방향이 일정한 운동

대한민국 교육부 2015. 11. 25. 13:27

속력과 방향이 일정한 운동

에스컬레이터와 컨베이어의 차이는 무엇일까?



■ 속력과 방향이 일정한 운동 - 등속 직선 운동

우리 주변에 움직이는 물체의 운동은 대부분 속력(빠르기)과 방향이 모두 변합니다. 그러나 속력과 방향이 변하지 않는 운동을 하는 경우도 있습니다. 속력과 방향이 모두 변하지 않는다는 것은 무엇을 의미할까요? 그것은 속력이 일정해야 하며 방향도 변하지 않는 운동을 말하는 것입니다. 여기서 방향이 변하지 않는다는 것은 직선으로만 이동한다는 것입니다. 그래서 직선을 같은 속도로 움직이는 운동을 등속 직선 운동이라고 합니다.


이러한 운동은 의도적으로 만들지 않으면 매우 어렵습니다. 예를 들어 자동차가 출발하여 등속 직선 운동을 하려면 도로가 직선이어야 하고 어느 정도 달리면서 속력을 같게 맞추어야만 등속 직선 운동이 될 수 있습니다. 그래프로 이해해 봅시다.


▲ 등속 직선 운동(출처: 에듀넷)


자동차가 출발한 후 어느 정도 일정한 속력이 도달했을 때부터 측정한 그래프입니다. 측정한 순간부터 속력과 방향이 계속 일정한 구간이 등속 직선 운동이 되는 것입니다. 우리 주변에 이러한 운동을 하는 편리한 기계가 있습니다. 일정한 속력과 방향으로 움직이는 계단인 에스컬레이터와 물건을 계속 같은 장소로 옮겨 주는 컨베이어가 대표적입니다.



■ 에스컬레이터 

에스컬레이터의 어원은 사다리입니다. 자동으로 올라가는 사다리인 셈이죠. 이러한 에스컬레이터는 늘 직선상에서 일정한 속력으로 위쪽, 아래쪽 한쪽 방향으로 움직이는 등속 직선 운동을 합니다. 그럼, 에스켈레이터의 구조에 대해 알아볼까요?


에스컬레이터는 계단에 해당되는 디딤판이 있고, 그 디딤판은 상·하 2개의 회전기어에 걸려 있는 체인에 고정되어 연결됩니다. 각각의 디딤판은 좌우 양쪽의 작은 롤러에 의해 디딤판 레일 위를 구르게 되어 있습니다.


에스컬레이터의 높이에 대한 제한은 없고 디딤판의 이동 속도는 분당 30m입니다. 디딤판이 이동하는 속도와 같은 방향, 같은 속도로 움직이는 이동 난간이 있어 승객이 서서 붙들고 이동할 수 있게 되어 있습니다. 또한 체인이 절단되었을 경우나 에스컬레이터의 속도가 이상적으로 빨라질 경우 등에 대비하여 운행을 정지시켜 주는 안전 장치가 되어 있습니다.


▲ 에스컬레이터의 구조(출처: 에듀넷)


▲ 지하철에서 가장 긴 에스컬레이터 - 서울 6호선 버티고개역(출처: 에듀넷)



■ 컨베이어

컨베이어는 ‘컨베이어 벨트’라고도 하는데 이 기계는 일정한 거리를 일정한 속력으로 등속 직선 운동을 하면서 자동적·연속적으로 재료나 물품을 운반하는 장치로서 공장 내에서 부품이나 재료를 운반합니다. 그리고 건설 현장에서 모래를 운반하거나 시멘트를 차에 실을 때 농촌에서 수확한 곡식을 운반할 때 사용되고 있습니다.


▲ 컨베이어(출처: 에듀넷)



[자료출처: 에듀넷]



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