힘의 평형에 대하여 알아보자

힘의 평형이란?

물체에 힘이 작용하면 물체의 운동 상태가 변하거나 모양이 변하던가 해야한다. 그런데 물체에 두 개 이상의 힘이 작용하고 있는데도 물체가 정지하고 있거나 운동 상태애 변화가 없는 경우(예를 들면 등속도 운동), 물체에 작용하는 힘들은 평형을 이루고 있다고 하며 물체는 평형 상태에 있다고 한다.

여러 힘이 평형을 이룬다는 것은 힘의 합력이 0, 다시 말해서 알짜힘이 0라는 것이다. 이 상태에서 물체는 정지해있거나 등속도 운동을 하며 식으로 아래와 같이 말할 수 있다.

두 힘의 평형

동일 작용선 상에서 크기가 같고 방향이 반대인 두 힘은 평형을 이룬다.

그림과는 달리 물체의 다른 두 점에서 힘이 작용한다해도 방향이 반대이며 크기가 같다면 두 힘은 평형을 이룬다.

 

세 힘의 평형과 라미의 정리

세 힘이 평형을 이루는 경우에도 다음과 같은 식을 쓸 수 있다.▼

 

 

임의의 두 힘의 합은 다른 한 힘과 크기가 같고, 방향이 반대이며 같은 작용선에 있는 경우 힘이 평형을 이룬다고 말할 수 있다.▼

 

 

세 힘을 차례로 평행 이동하여 폐삼각형을 이룬다면 역시 힘이 평형을 이룬다고 할 수 있다. 아래의 그림을 참고하자.

세 힘이 평행 이동하여 폐삼각형을 이루고 있다.

 

세 힘이 평형을 이룰 때 다음 식이 성립한다.

힘의 평형일 경우 그림과 같은 상황일 때 위와 같은 관계식이 성립하는데 이것을 라미의 정리라고 한다. 

참고글

힘의 분해에 대하여 알아보자

[물리학] 힘의 분해에 대하여 알아보자

힘의 합성에 대하여 알아보자

[물리학] 힘의 합성에 대하여 알아보자