사이클로이드 실험장치 만들기

 

안녕하세요!

MAKE IT NOW "Mark"입니다.

오늘은 싸이클로이드 실험 장치에 대해서 만들어 보았습니다.

싸이클로이드가 무었이냐구요? 그건 제일 하단에 설명을 드리도록 하겠습니다.

 

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"문 제" : 다음에서 출발지점 A에서 목표지정 B까지 가장 빠르게 떨어지는 방법은??

한번 고민해보세요 :)

 

 

 

 보 기

 

 

 

자 1번 2번 3번중 가장 빨리 떨어지는 곡선은 어디일 것 같나요??

최단 거리 1번?
아니면 거리는 조금 멀지만 처음에 빠른 속도가 생길 것 같은 3번?
음.. 그 중간 2번? 

 

정답은 과연??

저희가 실험장치를 직접 만들어서 테스트를 해보았습니다.

 

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싸이클로이드 실험 장치 만들기

제작방법

레이저커팅기를 활용하여 구슬이 굴러오는곡선을 만들고,
하단에 버튼을 배치하여 구슬이 버튼을 누를 때 걸리는 시간을 측정

사용재료
1. mdf 3t (600x400) 4장
2. Arduino Nano
3. 브레드보드
4. 버튼 5개
5. I2C LCD 1개
6. 서보모터(SG-90)

 

만드는 영상과 시연 영상은 Youtube 영상을 보시면 더욱 자세히 보실 수 있습니다.

 

 

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결과

정답은 3번째 가장 굽은 곡선이 정답인데요

그 이유는 바로 

"사이클로이드" 에 있습니다.

 

사이클로이드가 무엇일까요?

 

출처 : Wikipedia

 

 

사이클로이드는 한 원의 정점이 구를때 이동하는 경로는 나타내는 경로인데요

이 경로를 따라 물체가 이동을하게 되면 가장 빠른 시간내에

도착을 한다고 합니다.

그래서 이 곡선을 우리는 다른말로는

최단시간 강하곡선
(Brachistochrones)

이라고도 말합니다.

( 수학적 증명을 하신 분들도 있으니 참조하시면 좋을 것 같습니다 ^^ )

 

더 신기한건,

이 곡선의 어느 점에서 동시에서 물체를 굴려도

목적지까지 도달하는 시간이 동일하다고 합니다.

그래서 이 곡선을 다른 말로는

 등시곡선

이라고도 합니다.

 

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우리 일상생활에서도 

사이클로이드가 적용되는 분야가 많습니다 :)

우리 실생활에서는 어디에 사용되어 질까요?

1. 전통 가옥

물이 지붕에 있으면 건물에 심한 하중이 가해지기 때문에

옛날에는 전통가옥의 지붕에 곡률을 줘서 물이 더 빨리 떨어지도록

만들기도 했구요

 

 

 

2. 롤러코스터

이 싸이클로이드를 활용하여 롤러코스터를 만들면

승객들이 훨씬더 짜릿한 속도감을 느낄 수 있다고 합니다 :)

 

 

 

3. 물리엔진이 적용된 게임

최근 많은 게임들이 물리 엔진을 탑재하여 게임을 출시하는데요

물리엔진을 사용하다 보니, 싸이클로이드가 사용되는 분야가 있습니다.

한 때, 핫하던 배틀그라운드인데요

이 싸이클로이드 곡선을 그리며 하강을 하면 누구보다 빠르게

낙하산을 펼칠수 있다고 합니다 :) 

 

 

 

혹시 못보신 분들을 위해 영상도 함께 올려드립니다 ^^

 

혹시, 만들어 보실 분들은 도면파일 공유 드려요 ^^

다만, 저는 레이저 커팅기가 600x400 사이즈에 맞게 도면 제작이 된거라,
참고 부탁드릴께요

파일은 총 4개 입니다.

Cycloide1.dxf

0.17MB

Cycloide2.dxf

0.09MB

Cycloide3.dxf

0.09MB

Cycloide4.dxf

0.09MB