물리학
고전역학
시뮬레이션힘 실험대: 탄성력·부력·마찰력
용수철에 추를 걸어 늘어난 길이를 재고, 용수철저울에 단 물체를 물에 담가 부력을 구하고, 나무 도막을 끌어 움직이기 직전 힘을 잰다. 세 실험 모두 예측을 먼저 고르고, 힘을 화살표(크기·방향)로 보며 표·그래프로 확인한다.
만든 도구 SceneryStack
시뮬레이션파동과 소리
줄과 공기 속 입자가 제자리에서 진동하며 파동을 전달하는 모습을 보고, 오실로스코프와 직접 합성한 소리로 진폭(크기)·진동수(높낮이)·파형(음색)을 비교한다. 고등 탭에서는 줄과 관(양쪽 열린 관·한쪽 닫힌 관)의 정상파와 공명관으로 재는 소리의 속력, 움직이는 음원의 도플러 효과를 보고 듣는다.
만든 도구 p5.js
시뮬레이션낙하 운동과 역학적 에너지
섬광 잔상을 남기며 떨어지는 두 물체의 시간-속력 그래프와 기록표로 1초마다 9.8 m/s씩 빨라짐을 찾고, 위치 에너지·운동 에너지 막대와 롤러코스터로 역학적 에너지의 전환과 보존을 확인한다. 공기 저항·마찰을 켜면 줄어든 역학적 에너지가 열 등으로 바뀐다(고등 연계).
만든 도구 Web VPython
시뮬레이션충격량과 안전장치, 충돌과 운동량
같은 속력의 수레를 콘크리트 벽·매트·에어백에 부딪쳐 멈추게 하고 힘-시간 그래프의 넓이로 충격량을 비교한다. 심화 탭에서는 두 수레를 충돌시켜 운동량의 합이 보존되는지 막대그래프로 확인한다(물리학 연계).
만든 도구 Web VPython
게임궤도 투입 미션
뉴턴의 산 위 대포로 마을을 맞히다가 점점 빠르게 쏘아 인공위성을 만드는 5단계 미션 게임. 떨어지는 포탄과 궤도를 도는 위성 모두 가속도가 지구 중심을 향함을 화살표로 확인한다.
만든 도구 three.js
시뮬레이션균형 실험실
시소 실험대에 추를 걸고, 모빌의 실을 옮기고, 블록·트럭·크레인이 넘어가는 조건을 찾으며 알짜힘과 돌림힘이 0일 때의 평형과 구조물의 안정성을 탐구한다. 모빌의 균형점이 두 질량의 내분점임을 수직선과 좌표평면에서 확인한다.
만든 도구 three.js
시뮬레이션업데이트10.31스쿨존 정지 거리
학교 앞 3D 도로에서 운전석에 앉아 시험 차를 몰다가 주차된 차 뒤에서 튀어나온 시험용 인형을 보고 직접 브레이크를 눌러 내 반응 시간을 잰다. 속력, 노면, 차의 질량, 운전 중 휴대폰에 따라 반응 거리와 제동 거리가 어떻게 달라지는지 v–t 그래프의 넓이와 고속 카메라 섬광 사진 분석(등가속도 운동)으로 확인한다.
만든 도구 three.js
시뮬레이션업데이트10.31우주 미아
안전줄이 끊어진 우주인이 공구를 던져 정거장으로 돌아간다. 던지는 순간 두 물체가 받는 힘을 힘-시간 그래프로, 던진 뒤의 운동량을 화살표와 막대로 재며 작용 반작용과 운동량 보존을 확인하고, 동료와의 충돌과 소화기 분사로 로켓의 원리까지 잇는다.
만든 도구 three.js
시뮬레이션GPS 시계 보정 끄기
GPS 위성의 시계는 왜 일부러 ‘틀리게’ 맞출까? 3D 지구에서 위성 신호로 위치를 찾고, 높이 효과와 속력 효과를 켜고 끄며 하루 +38.5 μs를 확인한 뒤, 보정을 끄면 땅 시계를 믿는 단순한 수신기라면 계산한 위치가 하늘로 뜨고, 실제 수신기라면 시각이 어긋나는 모습을 본다. 등가 원리, 탈출 속도와 대기, 로켓의 궤도 진입, 블랙홀까지 6단계 시뮬레이션.
만든 도구 three.js
시뮬레이션업데이트10.31바퀴와 그림자: 단진동
어두운 실험실에서 평행광이 도는 바퀴의 손잡이를 벽에 비춘다. 오르내리는 그림자에 용수철 진자를 맞추며 ω = √(k/m)을 찾고, 속도·가속도와 a = −ω²x를 확인한 뒤, 접선의 기울기와 반지름 1인 원으로 (sin θ)′ = cos θ와 합성함수의 미분까지 이어 간다.
만든 도구 three.js
시뮬레이션소음 제거 헤드폰
반으로 자른 소음 제거 헤드폰 속에서 반대 소리의 늦춤(위상)과 크기를 맞춰 귀에 닿는 소리를 0으로 만들고, 소음 종류·처리 지연·귀덮개를 비교한다. 반사 없는 방에서 두 스피커 사이를 걸으며 경로차로 생기는 보강·상쇄 간섭 무늬를 찾고, 반대 소리 스피커로 자리 하나를 조용하게 만드는 미션을 한다.
만든 도구 three.js
시뮬레이션업데이트10.31초음파 진단: 메아리로 그리는 몸속
용수철 사슬에서 경계의 반사·투과와 위상 변화를 확인한 뒤, 배 모형에 탐촉자를 대고 메아리 시간으로 깊이를 재고(A-모드), 한 줄씩 쌓아 단면 영상(B-모드)을 만드는 5단계 시뮬레이션. 젤과 진동수의 효과, 레일 속 균열을 찾는 비파괴 검사까지 다룬다.
만든 도구 three.js
시뮬레이션업데이트10.31해머던지기
경기장 서클에서 7.26 kg 해머를 돌리다 놓아 본다. 놓는 순간 해머가 어느 쪽으로 날아갈지 예측하고, 와이어의 장력과 속도가 이루는 각이 90°일 때·작을 때·클 때 운동이 어떻게 달라지는지 확인한 뒤, 부채꼴 안 80 m 너머로 던지는 도전과 날아가는 해머·곡선을 도는 카트의 예로 힘의 방향과 운동 방향의 관계를 정리한다.
만든 도구 three.js
게임업데이트10.31투석기 공성전: 포물선 운동과 역학적 에너지
투석기 기술자가 되어 각도와 속력을 정하고, 쏘기 전에 돌이 떨어질 곳(또는 최고점)을 예측한 뒤 쏘아 확인하는 Godot 게임이다. 0.25초마다 남는 반투명 돌, 수평·연직 성분 화살표, 운동·위치 에너지 막대로 포물선 운동을 보고, 성벽 너머·골짜기 아래 표적을 거쳐 물리 엔진으로 무너지는 모형 성의 깃발을 쓰러뜨린다.
만든 도구 Godot