공의 속도를 측정하는 레이저건은 어떤원리인가오?
차량이야 멀리서오는 차량을 레이저로 속도를 측정을 한다고하지만 공은 크기가 많이 작아서 레이져로 맞추기가 힘들지 않을까요? 어떤원리로 작동을 하는건가요?
안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.
우선 레이저를 물체에 쏩니다.
그러면 물체에 반사된 레이저가 다시 돌아오겠죠?
이때까지 걸리는 시간을 T1이라고 합시다.
그리고 시간t초후에 다시 레이저를 쏩니다.
그런데 이때는 물체가 움직이고 있었으므로 돌아오는 시간이 더 적게 걸리겠죠? 이 시간을 T2초라고 한다면, T2초후에 다시 레이저가 돌아오겠죠?
레이저의 빛의 속도는 V라고 한다면,
빛이 이동한 거리=속력×시간이므로,
처음에 쏜 레이저가 간 거리는 V×T1인데 이 거리는 왕복거리이므로, 스피드 건과 물체 사이의 거리는 V×T1/2가 됩니다.
그리고 두번째에 쏜 레이저가 간 거리는 V×T2인데, 이 거리도 왕복거리이므로, 스피드 건과 움직인 물체 사이의 거리는 V×T2/2가 되겠죠?
따라서 이 두거리의 차 만큼 물체가 움직인 꼴이 됩니다.
따라서 물체는 V×T1/2-V×T2/2=V(T1-T2)/2만큼의 거리를 움직인 것입니다.
그런데 첫번째와 두번째 사이 t초 사이에 레이저를 쏘았으므로,
속력=거리/시간=(V(T1-T2)/2)/t=V(T1-T2)/2t가 됩니다.
따라서 물체가 움직인 속력은 V(T1-T2)/2t가 됩니다.
따라서 스피드건은 레이저를 물체에 두 번쐈을 때 돌아오는 시간과 그 사이의 시간으로 물체의 속력을 구하는 것입니다.
안녕하세요. 형성민 과학전문가입니다.
레이저건은 LIDAR 기술을 이용하여 레이저 광선을 발사하고 반사되는 데 걸리는 시간을 측정하여 공의 이동 거리 변화량을 시간 단위로 측정하고, 이를 공의 속도로 환산하여 측정합니다. 이를 스포츠 경기나 군사 작전 등에서 활용합니다.
안녕하세요. 정우재 과학전문가입니다.
좋은 질문 감사합니다. 속도를 측정하는 레이져건(스피드건)에 대한 원리는 도플러 원리를 이용한다고 말씀드릴 수 있겠습니다.
사물의 위치로 발사된 레이져(전파)는 공에 반사되어 돌아오는 전파가 생기는데요. 이때, 되돌아오는 전파의 진동수를 비교하여 속도를 구하게 됩니다. 계산이 정확하다면 속도도 매우 정확하게 계산될 수 있게 됩니다.
궁금증 해소에 조금이나마 도움이 되었으면 좋겠습니다.
감사합니다.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
레이저 건은 광선을 발사하고, 해당 광선이 타깃에 반사되어 다시 돌아오는 시간을 측정합니다. 이 시간 차이를 이용하여 공의 이동 시간을 계산하고, 속도를 측정합니다. 이를 위해 레이저 건은 매우 짧은 시간 동안 광선을 발사하고, 광선이 타깃에 반사되어 돌아오는 시간을 정밀하게 측정합니다.
안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.
도플러 효과를 이용하여 측정하는 것입니다.
간단하게 스피드건으로 전파를 쏘아 야구공을 맞추면 전파가 야구공에 맞고 반사되고 반사된 전파를 받아, 파동의 변화 정도를 분석하여, 날아오는 공의 속도를 계산하는 것입니다.
즉, 반사된 전파의 파장이 짧아질수록 공의 속도는 더 빠르다는 의미입니다.
