2D 물리 실험실

직접 떨어뜨리고 부딪혀 보는 물리

교과서 그림으로만 보던 충돌, 마찰, 경사면, 진자를 화면 속에서 직접 실험해 보는 2D 물리 놀이터예요. 화면을 누르면 공이나 상자가 떨어지고, 떨어진 물체를 마우스나 손가락으로 집어 던질 수도 있어요. 계산은 오픈소스 2D 물리 엔진 Matter.js가 1초에 60번씩 물체의 위치·속도·충돌을 갱신하며 해요.

준비된 장면

• 충돌 실험 — 중력 없이 공 두 개가 부딪혀요. 반발 계수를 1로 두면 같은 무게의 두 공이 속도를 거의 주고받고, 0이면 붙어서 함께 움직여요. 위쪽에 두 공의 속도와 운동량의 합이 표시돼 부딪히기 전후를 비교할 수 있어요.
• 경사면과 마찰 — 경사각과 마찰을 바꾸면 상자가 미끄러지기 시작하는 조건이 달라져요. 경사가 가파를수록, 마찰이 작을수록 빨리 미끄러져요.
• 도미노 · 탑 무너뜨리기 — 충돌이 차례로 전달되는 모습과 마찰·반발 계수에 따라 무너지는 모양을 비교해요.
• 뉴턴의 요람 — 줄에 매단 공 다섯 개에서 한쪽 공의 운동이 반대쪽 공으로 전해지는 모습을 봐요.

조절할 수 있는 것과 한계

중력(0~2배), 반발 계수(0~1), 마찰(0~1), 시간 흐름(¼배·½배·보통)을 바꿀 수 있고, 일시 정지한 뒤 ‘한 칸 진행’으로 1/60초씩 넘겨 보며 관찰할 수 있어요. 반발 계수와 마찰은 새로 만드는 물체와 장면을 다시 시작할 때 적용돼요.

게임과 시각화를 위한 물리 엔진이라 계산을 빠르게 하려고 근사를 써요. 그래서 실제 실험이나 교과서 공식의 숫자와 똑같이 나오지 않을 수 있고, 아주 빠른 물체는 얇은 벽을 뚫기도 해요. 화면의 속도·거리는 엔진의 단위(픽셀 기준)라 m/s 같은 실제 단위가 아니에요. ‘조건을 바꾸면 결과가 어떻게 달라지는지’를 비교하는 데 쓰고, 정확한 값은 공식으로 계산해 보세요.

참고한 자료

• Matter.js — 2D rigid body physics engine (MIT, liabru)