고등학생 ★물리★ 대회(게임)를 한다면? (내공 절대 최고치)

(1) 제목 : 누가 더 높이 뛰어 오를까?
(2) 준비물 :
* 여러 종류의 공 : 탱탱볼, 탁구공, 축구공, 농구공, 배구공, 테니스공 등등 팀마다 최소한 5개 이상 (많이 주어질수록 학생들의 실험능력을 테스트할 수 있음)
다른 방법으로는 공을 팀수보다 적게하여 모두 한 곳에 놓고 팀별로 골라가도록 하는 방법도 있습니다. 예를 들어 10개 팀이 참가하면 탱탱볼(大)5개 탱탱볼(中)5개, 축구공 5개, 농구공 5개 이런 식으로 모두 한 곳에 놓고 원하는 것을 5개씩 골라가도록 하는 방법입니다.

* 바닥에 깔판 (이는 난이도 조절용입니다.) : 고무판, 나무판, 종이판(책), 유리판 등등 (공과 마찬가지로 여러개를 놓고 골라가도록 하면 됩니다. )
준비가 복잡하면 이는 빼도 됩니다.


(3) 실험 방법
공을 자유낙하시켜 다시 튀어오르는 공의 높이가 가장 높은 팀이 이기는 것입니다.

(4) 실험규칙
* 공을 아래나 위로 던져서는 안됩니다. (가만히 놓기만 합니다.)
* 공을 동시에 여러개를 떨어뜨려도 됩니다. 개수의 제한은 없습니다.
* 공을 놓은 이후 신체에 접촉해서는 안됩니다.
* 공을 떨어뜨리는 높이는 모든 팀이 같도록 정해줍니다.
* 공을 변형시키면 안됩니다.
* 동시에 여러개의 공을 떨어뜨린 경우 가장 높이 뛰어오르는 공의 높이를 기준으로 측정합니다.

(5) 원리
이는 두개의 공을 위아래로 쌓듯이 세워 동시에 떨어뜨림으로서 아래공이 바닥에 충돌하여 다시 튀어오르는 순간 두 공이 서로 반대방향으로 충돌이 발생하는 것을 이용합니다.

아래의 공이 크고 위의 공이 작으면 충돌 후 아래의 큰 공은 바로 멈추게 되지만, 위의 작은 공은 아래의 공으로부터 받은 충격량으로 인해 위로 치솟게 됩니다.
이는 마치 에너지 보존법칙에 위배되는 것처럼 보일정도로 높이 튀어오르게 됩니다. 그러나 아래 큰공의 에너지가 위의 작은공에게 전달되기 때문에 가능한 것으로 에너지가 증가하는 것은 아닙니다.

또한 위의 작은 공과 아래의 작은 공의 질량차이가 클수록 작은 공은 더 잘 튀어오르게 됩니다.
또한 공의 반발계수가 좋아야 하므로 공을 선택할때도 탄성이 좋은 공을 선택해야하며 반발계수는 공의 성질에 의해서만 결정되는 것이 아니라 공과 바닥판 모두에 의해서 결정됩니다.
따라서 바닥판도 결정을 해야합니다.

만약 여러개의 공과 여러개의 판을 모든 팀에게 주어지고 실험을 하면 여러번 해보고 모든 팀이 비슷한 결과가 나올 수도 있습니다.
따라서 처음에 바닥판은 1개만 공은 3개만 선택하고 바꿀 수 없도록 규정을 정하는 것도 한 방법입니다.

또한 아무리 탄성이 좋은 공과 바닥판을 선택했다고 하더라도 두개를 동시에 떨어뜨리는 실험을 하지 못한다면 좋은 결과가 나올수가 없으며 두개를 동시에 떨어뜨릴 때로 높은 곳에서만 떨어뜨리려고 하다가 두 공이 위아래로 반듯하지 않으면 위의 작은 공은 옆으로 튀어버립니다. 따라서 높이를 상한선만 두고 하한선은 두지 않음으로써 낮은 곳에서 안정적으로 두 공을 떨어뜨리는 것도 학생들의 탐구능력을 확인할 수 있는 방법입니다.
또한 가능할 지 모르겠지만 세공을 동시에 떨어뜨린다면 보다 나은 효과를 얻을 수 있습니다. 이는 팀의 협동이 아주 중요합니다.

2~3번의 기회를 주고 가장 좋은 결과를 가지고 점수를 매기면 될 것 같군요...
점수는 높이에 따라 부여하여도 되고, 높이별로 구간을 정해 매겨도 됩니다.

실험 상황이 이해가 안되시면 메일 주세요.....