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물리 실험실

물리 실험실

물리 법칙을 실시간으로 체험하세요. RK4 수치 적분을 활용한 인터랙티브 시뮬레이션으로 중력, 속도, 힘을 조작하세요.

  • 역학 6
  • 파동 1
  • 전자기 1
  • 열역학 1

물리 실험실에는 무엇이 있고, 무엇이 다른가요?

실제 방정식을 풀어서 움직이는 인터랙티브 시뮬레이터 9개가 있습니다. 그럴듯하게 흉내 낸 애니메이션이 아닙니다. 자유 낙하, 포물선 운동, 용수철 진자의 진동, 중력과 궤도, 진자, 충돌, 파동의 중첩, 직류 회로, 이상 기체입니다. 각 시뮬레이터는 물체 2~3개를 동시에 움직이므로, 변수 하나만 바꾸고 그 차이를 상상하는 대신 눈으로 직접 확인할 수 있습니다.

그리고 각 시뮬레이터의 끝에는 다른 물리 실험실에는 없는 패널이 있습니다. 화면에 보이는 숫자를 그것을 재는 단위로, 다시 그 단위를 정의하는 상수로 거슬러 올라가는 패널입니다. 진자의 주기는 g와 초로, 파동 실험실은 헤르츠와 미터로, 기체 실험실은 파스칼·리터·켈빈·몰로 이어지고, 마지막에는 R = N_A·k_B에 닿습니다. 이 값은 2019년부터 측정값이 아니라 정의로 정해진 값입니다.

역학

자유 낙하 시뮬레이터

공기 저항이 있는 자유 낙하를 시뮬레이션하세요. 질량, 높이, 형상을 조절하여 물체가 어떻게 떨어지는지 관찰하세요. 실시간 RK4 물리 시뮬레이션과 그래프.

이어지는 단위 — 높이·질량·속력 → 표준중력가속도 g₀

포물선 운동 시뮬레이터

공기 저항이 있는 포물선 운동을 시뮬레이션하세요. 속도, 각도, 질량, 형상을 조절하세요. 항력 유무에 따른 궤적을 비교하세요. 실시간 RK4 물리.

이어지는 단위 — 속력·각도·도달 거리 → 표준중력가속도 g₀

용수철-질량 시뮬레이터

감쇠 조화 진동을 시뮬레이션하세요. 질량, 용수철 상수, 감쇠를 조절하여 미감쇠, 임계 감쇠, 과감쇠 운동을 관찰하세요. 실시간 RK4 물리.

이어지는 단위 — 뉴턴 매 미터와 헤르츠

중력과 궤도

행성을 던지고, 탐사선을 목성에서 스윙바이시키고, 별의 원반을 찢어 보세요. 뉴턴의 만유인력이 그리는 실제 궤도입니다.

이어지는 단위 — 천문단위·태양 질량·년 → 가장 정밀도가 낮은 상수 G

진자 시뮬레이터

여러 개의 진자를 동시에 흔들며 리듬을 결정하는 것이 무엇인지 발견해 보세요: 길이, 중력, 그리고 얼마나 멀리 당겼는가.

이어지는 단위 — 길이와 주기 → g와 초

충돌 · 운동량 시뮬레이터

원판을 부딪쳐 결코 깨지지 않는 법칙을 발견하세요. 탄성이든 비탄성이든 모든 충돌에서 총 운동량은 보존됩니다.

이어지는 단위 — 줄, 그리고 이름 붙은 단위가 없는 양인 운동량

물리 실험실 소개

물리 실험실은 브라우저에서 실제 물리를 실험할 수 있는 인터랙티브 시뮬레이터 모음입니다. 자유 낙하, 진동, 포물선 운동을 읽기만 하는 대신, 조건을 설정하고 재생을 눌러 물리에 기반한 정확한 운동이 펼쳐지는 것을 봅니다. 각 시뮬레이터는 여러 물체를 동시에 실행할 수 있어 질량, 각도, 중력, 스프링 강성이 결과를 어떻게 바꾸는지 비교할 수 있습니다. 운동 뒤에 있는 방정식에 대한 직관을 손수 기르는 방법으로, 학생, 교사, 그리고 물리 세계의 작동에 호기심을 가진 누구에게나 이상적입니다.

사용 방법

  1. 1 시뮬레이터를 고릅니다: 자유 낙하, 스프링-질량 진동, 포물선 운동.
  2. 2 높이, 각도, 질량, 중력, 스프링 상수 같은 매개변수를 조정합니다.
  3. 3 재생을 눌러 시뮬레이션이 실시간 물리로 진행되는 것을 봅니다.
  4. 4 여러 물체를 나란히 실행하여 변수가 운동에 어떻게 영향을 주는지 비교합니다.

그 속의 과학

각 시뮬레이터는 애니메이션을 흉내 내는 대신 실제 운동 방정식을 풉니다. 자유 낙하와 포물선 운동은 일정한 중력 아래 뉴턴 법칙을 따르고, 스프링-질량 계는 훅 법칙을 따라 단순 조화 운동을 만듭니다. 시뮬레이션은 수치 적분으로 아주 작은 시간 간격마다 진행되므로, 궤적, 속도, 진동 주기가 실제 실험에서 측정할 값과 일치합니다. 물리가 진짜이기 때문에 포물체의 포물선 궤적이나 스프링의 주기 같은 교과서 공식을 실제로 재생하며 확인할 수 있습니다.

관련 도구

각 운동 뒤의 방정식을 보려면 시뮬레이터를 물리 공식과 함께 사용하고, 초속 미터와 시속 킬로미터 같은 단위를 바꾸려면 단위 변환기를 이용하세요. 차원 지도는 이 시뮬레이션의 양들이 기본 단위에서 어떻게 만들어지는지도 보여 줍니다.

자주 묻는 질문

어떤 시뮬레이터가 있나요?

자유 낙하, 스프링-질량 진동, 포물선 운동 시뮬레이터가 있으며 각각 조정 가능한 매개변수를 갖췄습니다.

물리가 현실적인가요?

네. 시뮬레이터는 수치 적분으로 실제 운동 방정식을 풀기 때문에 거동이 진짜 실험과 일치합니다.

여러 물체를 비교할 수 있나요?

네. 각 시뮬레이터는 여러 물체를 동시에 실행할 수 있어, 변수 하나를 바꾸면 결과가 어떻게 달라지는지 쉽게 볼 수 있습니다.

물리 학습에 유용한가요?

매우 그렇습니다. 방정식이 살아 움직이는 것을 보면 직관이 길러지고 공식을 실제로 관찰 가능한 운동과 잇는 데 도움이 됩니다.