[21' 전람회] 삐그덕삐그덕 충북과학전람회 (4)

이후 우리는 탐구를 설계하기 시작하였고, 다음 그림과 같은 방식으로 탐구를 진행하고자 하였다.

이후 설문 조사를 이용하여 어떤 방식으로 그네를 타는가에 대하여 조사하였다.

이때 설문에서는 그네타기에 대한 경험과 그네를 서서타는가, 앉아서 타는가, 그 방식들로 탈 때 하체 혹은 상체를 흔드는가에 대해서 물어보았다.

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설문을 진행한 후 우리는 직접 그네를 타러 갔다. 그때 다양한 상황으로 그네를 타보았는데 그 상황들은 다음과 같았다.

상황	상체	다리	가속/감속
변수를 제한하지 않고 마음대로 그네 타기	O	O	가속
다리를 움직이지 않고 상체만 움직인 그네 타기	O	X	가속
상체를 움직이지 않고, 다리만 움직인 그네 타기	X	O	가속
상체를 움직이지 않고, 다리를 역으로 움직여 그네 타기	X	O	감속

https://www.youtube.com/watch?v=7qqnnxtSRY8

이런 방식으로 그네를 타면서 영상을 촬영하였다.

이후 Tracker라는 프로그램을 이용해 그네타기 영상을 분석해보았다.

 

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분석한 결과는 다음과 같았다.

시간에 따른 그네 각도는 점점 진폭이 커졌으며, 단진자를 흔든 것과 같이 주기는 거의 일정한 모습을 볼 수 있었다.

시간에 따른 그네의 각속도는 각도 변위와 마찬가지로 진포이 점점 증가하는 것을 볼 수 있었다.

실제 그네 타기 위상 궤적은 다음과 같았는데, 선행연구와 다르게 한 순간에 속도나 변위가 커지는 것이 아닌 연속적으로 증가하는 모습을 볼 수 있었다. 또한 줄의 꺾임이 있으면서 오른쪽으로 치우친 형태를 볼 수 있었다.

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이를 통해 이론과 실제를 비교하게 되었다.

선행 연구에서는 그네가 중앙을 지날 때 순간적으로 일어섬으로써 무게중심이 순간적으로 올라가면서 그네의 속도가 빨라지는 방법과 그네가 양 끝에 있을 때 사람의 각도 변화를 순간적으로 줌으로써 그네의 각변위가 증가하는 방법에 의해 그네를 탄다고 설명하고 있다.

우리가 실제로 그네를 타고 촬영하여 분석한 결과는 그 두가지 방법이 연속적으로 복합적으로 작용할 것이라는 점이다. 실제로도 서서 그네를 탈 때는 그네가 중앙을 지날 때 일어나는 방법을 사용하지만, 앉아서 그네를 탈 때는 무게중심의 이동 뿐만 아니라 돌림힘에 의한 효과도 함께 고려하여 중앙을 지난 이후에 몸을 들어 올리는 것이 효과적일 것이고 대부분의 사람들은 본능적으로 그렇게 그네를 타는 것으로 판단된다.

우리의 이러한 판단은 실제로 그네 타는 영상을 분석하는 것만으로는 변인 통제가 정확하지 않아 확신을 갖기가 어렵다. 그래서 우리는 그네 타는 로봇을 만들어 변인을 정확하게 통제, 설정하여 이 후의 탐구를 진행하고자 하였다.