화학 · 산·염기와 중화 반응
중화 반응과 이온 수 그래프
100 mL의 용액에 산이나 염기를 조금씩 넣고, 모든 이온과 전체 이온 수의 변화를 한 그래프에서 관찰해 보세요.
통합과학2
약 10분 · 고등실험 시작 ↗
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지구과학 · 전향력 · 코리올리 힘
전향력과 회전하는 관찰자
중심과 가장자리에서 발사해 두 관찰자의 경로를 비교하고, 지구의 전향 효과로 연결해 보세요.
지구시스템과학
약 15분 · 고등실험 시작 ↗
정답보다, 발견하는 즐거움.
틀려도 괜찮아요. 다시 실험하면 되니까요.
01 예상하고→02 바꿔보고→03 발견해요
전향력과 회전하는 관찰자
중심과 가장자리에서 발사해 두 관찰자의 경로를 비교하고, 지구의 전향 효과로 연결해 보세요.
시뮬레이션은 브라우저에서 실행됩니다. 실험 조건을 바꾸기 전에 학습 목표와 탐구 질문을 살펴보세요.
이 실험에서 알아볼 내용
중심·외곽 발사의 두 관찰 시점을 비교한 뒤, 지구의 전향 방향과 위도·속력의 관계를 설명하세요.
교과와 단원
2022 개정 지구시스템과학 · 강수 과정과 대기의 운동. 회전 원판에서 전향 효과를 확인하는 탐구와 연결하여, 대기를 움직이는 힘 중 전향력의 방향과 크기 관계를 살펴봅니다. 기압 경도력·마찰력까지 포함한 바람의 평형 전체는 다루지 않습니다.
연계 성취기준: 12지시03-05
탐구 질문과 해설
1. 바닥에서 본 경로는 직선인데, 회전판에서는 왜 휘어 보일까요?
마찰 없는 물체는 바닥 기준으로 등속 직선 운동하지만, 회전판에 붙은 좌표축은 계속 돌아갑니다. 같은 위치를 회전하는 좌표로 나타내면 경로가 휘어집니다. 회전판 좌표에서 운동 방정식을 쓰려면 전향 가속도와 원심 가속도를 함께 넣어야 합니다.
2. 가장자리에서 중심 쪽으로 쏘아도, 바닥에서 보면 중심을 비껴갈까요?
물체는 판에 고정된 발사대의 접선 속도도 물려받습니다. 반시계 회전하는 판의 아래쪽 가장자리에서 위쪽으로 쏘면, 바닥 기준 초기 속도에는 오른쪽 성분도 있습니다. 예를 들어 거리 2 m, 각속도 0.5 rad/s, 판 기준 위쪽 1 m/s이면 바닥 기준으로는 오른쪽 1 m/s와 위쪽 1 m/s를 함께 가집니다. 이때 바닥 경로는 중심을 비껴가는 직선입니다. 같은 조건에서 왼쪽 1 m/s로 쏘면 접선 속도와 상쇄되어 바닥에서는 정지해 보입니다.
3. 북반구에서 서쪽으로 움직여도 전향 방향은 동쪽일까요?
아닙니다. 오른쪽은 지도에서 항상 동쪽이라는 뜻이 아니라 현재 진행 방향을 기준으로 한 오른쪽입니다. 북반구에서 서쪽으로 출발하면 처음 전향 가속도는 북쪽을 향합니다. 남반구에서는 진행 방향의 왼쪽으로 작용합니다.
4. 속력이 두 배가 되면 경로가 꺾이는 각도도 두 배일까요?
이 지구 모형에서 같은 위도와 같은 시간을 비교하면 전향 가속도와 이동 거리는 두 배가 되지만, 방향이 바뀐 각도 |f|t는 같습니다. 원운동 반지름 v/|f|가 커지므로 경로의 곡률은 오히려 작아집니다. 속력, 가속도, 회전 각도와 곡률을 구별하세요.
5. 적도에서는 모든 운동에 대한 전향 효과가 사라질까요?
이 실험처럼 연직 운동을 제외한 수평 운동의 수평 전향 가속도는 적도에서 0입니다. 모든 3차원 운동의 전향 효과가 없다는 뜻은 아닙니다. 이 모형은 연직 성분과 고도 변화를 계산하지 않습니다.
모형의 가정과 실제 현상과의 차이
서로 다른 두 학습 모형을 구분합니다. ① 회전판: 반지름 2 m인 수평 원판에서 중심부터 아래쪽 가장자리까지 출발 거리를 정합니다. 발사 순간 x는 오른쪽, y는 위쪽이고 출발 위치는 r₀=(0,−d)입니다. 판에 고정된 발사대가 물체를 보내며, 조절한 속력과 방향은 판에 대한 초기 상대 속도 v′₀입니다. 바닥 기준 초기 속도는 v₀=v′₀+Ω×r₀로, 발사대의 접선 속도를 포함합니다. 발사 후 물체에 작용하는 수평 실제 힘은 없고 원판은 일정한 각속도 Ω로 회전합니다. 관성계 위치 r=r₀+v₀t를 r′=R(−Ωt)r로 바꾸어 회전판 경로를 구합니다. 회전판 기준 가속도는 −2Ω×v′(전향)와 −Ω×(Ω×r′)(원심)의 합입니다. 판에서 처음 벗어나는 시각 또는 8초 중 먼저 오는 때에 관찰을 끝냅니다. 가장자리에서 안쪽으로 쏘면 다음 이탈까지, 바깥쪽이나 접선 방향으로 즉시 벗어나면 출발 순간만 표시합니다. 두 초기 속도가 상쇄되어 바닥 기준으로 정지한 경우에는 8초 동안 관찰합니다. 관찰 종료가 물체의 정지나 충돌을 뜻하지는 않습니다. ② 지구: 동쪽 x, 북쪽 y인 국소 수평면에서 f=2ΩE sinφ를 일정하게 둡니다. ΩE=7.292115×10⁻⁵ rad/s이고 du/dt=fv, dv/dt=−fu의 정확한 해로 3시간을 비교합니다. 여기서 u,v는 동·북쪽 속도 성분입니다. 원심 효과는 유효 중력에 포함하고, 연직 운동·기압 경도력·마찰·지구 곡률·이동에 따른 위도 변화는 생략합니다. 적도 부근의 장거리 운동에는 특히 이 근사가 맞지 않을 수 있습니다. 점선 직선은 전향항 f를 0으로 둔 비교 경로이며 지구 모형의 관성계 경로가 아닙니다. 물체의 크기와 화살표 길이는 방향을 알아보기 위한 표현입니다. 힘 자체가 아니라 단위 질량당 힘인 가속도를 표시합니다. 두 모형 모두 전체 관찰 구간을 화면의 재생 10초에 대응시키며 실제 시간과 구별합니다.