장난감 요요의 과학적인 원리가 뭔지 궁금해요.

Question

어릴때 자주 가지고 놀았던 장난감 요요가 기능이 많이 진화되서 요즘엔 밤에도 가지고 놀수있게 불빛도 나는데요. 바닥쪽으로 내려갔다가 정확하게 손바닥안으로 들어오는걸 보면서 궁금한게 요요에는 어떤 과학적인 원리가 숨겨져 있나요?

Answer 1

안녕하세요. 김석진 과학전문가입니다.

요요는 중력과 운동의 법칙을 활용하여 동작합니다.

요요를 던지면 중력이 작용하여 요요는 아래로 떨어지게 됩니다. 이때 중력은 요요를 땅으로 다시 되돌아오게 하여 회전 운동을 가능하게 합니다.

요요를 던지면 회전하는 동안 상체를 한쪽 방향으로 꺾으면 요요의 회전방향은 바뀌지 않고 유지됩니다. 이것은 콘서베이션 오브 앵귤러 모멘텀의 법칙을 따른 것으로, 요요의 회전속도를 유지하면서 회전 방향을 변경할 수 있게 합니다.

요요를 아래로 던지고 다시 손으로 올려 올림으로써 요요의 아래로 향하는 중력과 요요를 위로 밀어줌으로써 상쇄되는 힘이 발생합니다. 이러한 힘의 작용으로 요요는 위아래로 진동하며 오가는 동작을 수행합니다.

Answer 2

안녕하세요. 김지호 과학전문가입니다.

장난감 요요의 작동 원리는 다음과 같습니다. 요요를 떨어트리면 감겨있던 상태의 중력으로 인해 회전을 하면서 나아갔다가, 실이 다 풀리게 되면 회전하는 속도가 줄어들과 마찰력이 관성력보다 증가하면서 다시 줄이 감기며 올라오게 됩니다.

Answer 3

안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.

관성은 물체가 현재의 운동상태를 유지하려고 하는 힘입니다.

그러니까 쉽게 말하자면 님이 공을 앞으로 던지잖아요,

그럼 공이 앞으로 날아가고 있는 운동상태를 계속 유지하려고 한다는 겁니다.

이게 당연해 보이는데 옛날 사람들은 관성을 몰라 공에 나가면서

뒤로 밀린 공기가 공을 계속 미는 거라고 설명했다더군요 -_-;;;

그러니까 요요가 돌아가고 있잖아요, 그럼 돌아가려고 하는 힘이 계속 작용해서

바닥에 닿은 후에도 계속 돌아가 도로 감겨 올라오는 겁니다.

자이로 스코프의 원리는 회전하는 물체는 옆으로 잘 안 기울어지는

힘이 작용한다는 건데요, 자전거를 가만히 있으면 잘 넘어지는데

앞으로 가면 잘 안넘어지잖아요,

그게 자전거 바퀴가 돌아가고 있으니까 옆으로 잘 안기울어 지려고 하는 힘이

작용하는 겁니다. 핸들을 쓰러지는 방향으로 튼다고 하더라도

빨리 달릴 때 더 잘 안넘어지잖아요.

자이로 스코프는 그걸 이용해서 원판을 빠르게 회전시키면 방향이 안바뀌니까

그걸로 나침판처럼 사용하는 겁니다. 나침판처럼 한 방향만 가르키거든요.

그러니까 요요가 돌아갈 때에는 옆으로 잘 안기울어 진다는 겁니다.

작용 반작용이 뭐냐면 님이 물체를 밀면 그만큼의 힘이 님에게도 영향을 준다는 겁니다