동역학 범퍼카 운동 분석

범퍼카의 운동학(속도, 위치, 가속도)에 미치는 요소는 범퍼카와 바닥, 천장의 마찰력, 그리고 범퍼카가 받는 공기의 저항 등 여러 가지가 있을 것이다. 하지만 여기서는 그 모든 것을 무시하고 순수하게 직류전원을 통해 모터가 회전하여 범퍼카에 전달하는 힘만을 생각하였다. 그리고 실제적으로 속도는 이런 요인들과 모터의 한계로 인하여 무한대로 속도가 올라가는 것이 아니라 어느정도의 한계속도가 있을 것이다. 그리고 범퍼카에 나타나는 가장 중요한 역학적 의미는 운동량과 충격량의 문제이다. 이는 작용 반작용의 법칙과 운동량 보존의 법칙을 통해 해결 할 수 있다. 물론 운동량 보존의 법칙은 작용 반작용의 법칙에 의하여 도출될 수 있다. 자신이 탄 차가 정지한 다른 차에 부딪치면 자신의 차는 속도가 줄어들고 다른 차는 정지 상태에서 움직이는 것을 발견할 수 있다. 이 때 정지해 있는 다른 차에 부딪치면 그 차에 충격량을 주었으므로 움직이게 된다. 또한 자신이 몰던 차의 속력도 반작용에 의해 줄어든다. 이를 통해 운동량이 보존되고 있음을 알 수 있다. 본인의 차가 주는 충격량뿐만 아니라 자신의 차도 상대방의 차에 의해 힘을 받기 때문이다. 이때 힘의 방향은 반대이므로 자기 차의 속력을 줄이는 역할을 한다. 만약 움직이던 두 차가 정면충돌하면 두 차 모두 상대방의 차의 충격으로 인한 반작용 때문에 운동방향과 속력이 변한다. 이를 통해 동역학의 운동량과 충격량을 설명할 수 있다. 하지만 실제로 놀이동산에서 범퍼카의 충돌 상태를 보면 어떤 각도, 어떤 속도로 충돌하는가에 따라서도 충돌 후 운동이 결정된다.