스프링은 어떤 원리로 충격을 흡수하나요?

Question

충돌 시간을 늘려서 충격량을 줄인다고 알고 있습니다. 스프링은 탄성력과 복원력을 이용하여 충격을 흡수한다는데 충격을 받으면 스프링이 그 힘을 흡수하고 있다가 일정 시간 뒤에 탄성에 의해 원래 모습으로 복원되면서 그 힘을 방출하는 건가요? 어떤 원리로 스프링이 충격을 흡수하는지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

이를 말씀드리기 위해선 스프링의 관성이라는 개념이 필요합니다. 그리고 스프링의 관성이라는 개념은 진동 시스템에서 주로 사용됩니다.

진동 시스템은 일반적으로 위치 에너지나 운동 에너지를 저장하기 위한 장치, 그리고 점차적으로 에너지가 감소되는 장치로 구분할 수 있습니다.

이중 스프링의 관성은 스프링이 에너지를 저장하고 이를 다시 방출하는 능력을 나타냅니다. 이는 스프링이 특정한 힘에 의해 압축되거나 늘어날 때 발생하는 운동에 대한 저항력을 의미하며, 이러한 저항력은 스프링의 재질, 형태, 크기 등에 따라 달라질 수 있습니다.

따라서 스프링의 관성은 스프링이 얼마나 빠르게 원래의 상태로 돌아갈 수 있는지, 즉 얼마나 빨리 에너지를 방출할 수 있는지를 결정하는 요소라 할 수 있으며, 동시에 말씀하신 충격을 흡수하는 원리이기도 합니다.

Answer 2

안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.

충격을 흡수할수 있는곳에 사용하는 스프링을 완충용 스프링이라고 합니다. 그 종류로는 코일스프링·겹판스프링·공기스프링 등이 있고 자전거 뿐만 아니라 자동차, 철도차량 등에도 쓰임니다.

그 원리에 대해서 알아보면 스프링은 힘을 받으면 힘에 따른 만큼 변형을 하게 되고, 그 일을 탄성에너지로 흡수, 축적하는 특징을 가지기 때문에 충격을 흡수할수 있는 것이지요.