제이의 집

속력과 속도는 물체의 빠르기를 말할 때 쓰이지만 둘은 다른 개념이다. 속력과 속도에 대해 하나하나 알아가 보자. 1.속력 속력이란 단위 시간 동안에 물체가 이동한 거리를 뜻한다. 여기서 거리란 출발점에서 도착점까지의 경로(이동경로)를 의미한다. 물체가 시간 t(초) 동안에 이동한 거리가 s(m) 일 때 물체의 속력 v는 이렇게 정의된다. 속력은 방향이 없는 크기만을 나타내는 값이다. 이것이 속도랑의 차이점이다. 자동차를 타고 부산에서 서울까지 가는 경우, 속력은 시시각각으로 변할 것이다. 그렇게 때문에 물체의 속력은 평균 속력과 순간 속력으로 구분하게 된다. 대부분 물체의 속력을 구하는 경우 평균 속력을 구하게 된다. 1) 평균 속력 정의를 내리자면 평균 속력은 빠르기가 변하는 운동에서의 평균적인 속력이..

비가 오는 날엔 자동차를 운전하는데 주의를 기울여야 한다는 이야기는 많이 들어봤을 것이다. 실제로 빗길에서 교통사고는 자주 일어나는 편이다. 교통사고가 일어나는 이유에는 여러 가지가 있겠지만 비가 오는 날에서의 교통사고의 주된 이유는 차가 빗길에서 미끄러지기 때문이다. 미끄러지는 이유는 간단하다. 빗물에 의해 바닥이 미끄러워지기 때문이다. 미끄러지는 과학적인 이유는 마찰력의 크기가 작아지기 때문이다. 1. 마찰력이란? 두 물체가 접촉하여 운동할 때 운동을 방해하는 힘을 마찰력이라고 한다. 항상 물질을 움직이게 만드는 힘과 반대 방향이며, 물질이 움직이는 평면과 평행한 방향으로 작용한다. 쉽게 이야기해서 우리가 5톤 트럭을 뒤에서 밀면 아무리 온 힘을 다하더라도 트럭은 우리를 비웃듯 움직이지 않을 것이다...

전에 글에서 운동량과 충격량이 어떤 것인지를 알아보았다. 이번에는 충돌과 운동량의 변화량에 대해서 알아보자. 충격량 = 운동량의 변화량이라는 사실은 이전에 알아보았다. 상식적으로 생각을 해볼 때 스스로 잘 운동하고 있던 물체의 운동량이 변화하려면 어떠한 현상을 겪어야 할까? 달리기를 하고 있는 우리가 돌에 걸려 넘어진다던지 하면 운동량은 변화할 것이다. 발이 돌과 '충돌' 하였기 때문이다. 그렇다. 물체가 어떠한 충돌을 겪는다면 운동량은 변화한다. 1. 충돌 충돌이란 무엇일까? 굳이 말을 하지 않아도 머릿속으로는 이해를 할 것이지만 글로서 정의해보면 여러 물체가 비교적 짧은 시간 동안 서로 상호작용하여 나타나는 현상을 말한다. 현상에 대한 예는 수도 없이 많다. 아까 말한 것처럼 발에 돌리 걸려 넘어지는..

같은 길에서 볼링공과 축구공이 같은 속도로 굴러가고 있을 때 축구공을 멈추게 하는 것보다 질량이 큰 볼링공을 멈추게 하는 것이 더 힘들다. 그리고 축구에서 골키퍼가 골을 막을 경우 빠르게 날아오는 공을 손으로 막는 것이 느리게 날아오는 공을 손으로 막는 것보다 받는 충격이 더 크다. 이와 같이 운동하고 있는 물체의 질량이 크거나 속도가 빠를수록 운동 상태의 정도가 큰 것을 알 수 있다. 쉽게 말하면 운동량은 운동 방향으로 계속 운동하려는 성질의 물리량이다. 질량 m인 물체가 속도 v로 운동하고 있을 때 운동량 p는 다음과 같이 표현한다. 질량 m에 속도 v를 곱한 것이 바로 운동량 p이다. 속도는 방향을 갖고 있는 벡터량이기 때문에 운동량 또한 벡터량이고 방향은 속도의 방향과 같다. 운동량은 물체의 속도..

물체의 운동 상태를 변화시켜 주거나 물체의 모양을 변형시켜 주는 원인이 되는 것을 힘이라고 한다. 이러한 힘의 작용을 알기 위해서는 힘의 크기, 방향, 작용점을 알아야 하며, 이 3가지를 힘의 3요소라고 한다. 그럼 힘의 3요소에 대해 알아보겠다. 예를 하나 들어보자. 다음과 같이 축구공을 차기 직전의 상황을 가정해보자. 이 축구공을 같은 힘과 같은 방향으로 차더라도 어디를 차느냐에 따라서 축구공이 가는 방향이 달라진다. 가운데를 차면 가운데로 갈 것이고 옆부분을 찬다면 공이 회전해서 다른 방향으로 갈 것이다. 공의 가운데와 공의 옆부분. 그렇다 이것들이 작용점이 되는 것이다. 공을 차는 부위. 그것이 힘의 작용점이다. 참고로 힘의 작용점을 지나 힘의 방향으로 연장시킨 직선을 작용선이라고 한다. 변형되지..

만유인력이란 두 물체가 서로 끌어당기는 힘을 말한다. 이 세상의 모든 물체는 서로를 끌어당기고 있다. 하지만 살면서 물체가 나를 끌어당긴다는 느낌은 들지 않았을 것이다. 지금 이 글을 보고 있는 독자들도 그렇게 느낄 것이다. 왜냐면 뉴턴의 제3법칙에 의하여 물체가 나를 끌어당기는 만큼 반작용으로 나도 물체를 끌어당기기 때문이다. 또한 자신을 기준으로 여러 가지 물체가 나를 끌어당겨 그 힘들이 평형을 이루기 때문이다. 만유인력의 크기는 두 물체의 질량의 곱에 비례하고 물체간의 거리의 제곱에 반비례한다. 이 관계와 식의 값을 보정하기 위한 중력상수 G를 포함하면 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다. 이 만유인력식을 통해서 중력을 구할 수 있다. 중력이란 지구와 물체 사이에 작용하는 만유인력을 의미한다. 만유..

원운동은 물체가 원둘레를 도는 운동을 의미한다. 원의 둘레를 따라 움직이지만 원운동에서 물체의 속도의 방향은 그 지점에서의 원의 접선 방향이다. 일반적으로 등속도 운동은 가속도가 생기지 않지만 등속 원운동의 경우는 다르다. 속도가 일정해도 방향의 변화가 생기기 때문에 그에 따른 가속도가 생긴다. 이 가속도를 구심가속도라고 하며 그 가속도에 의한 힘을 구심력이라고 한다. 구심력은 그 지점에서의 원의 접선방향과 수직이다. 다시 말해 구심력은 원의 중심을 향한다. 그리고 원운동에서는 구심력의 반대방향으로 느끼는 관성력도 존재하는데 이 관성력을 원심력이라고 한다. 원운동에서 접선 방향의 속도를 선속도(v)라고 하고 v=2πr/T로 표현할 수 있다. 원운동을 하면서 구심력의 방향은 계속 회전하게 된다. 그 단위시..

축구선수가 공을 차면 땅볼로 가지 않는 이상 다양한 모양의 포물선을 그리며 공이 날아갈 것이다. 어떠한 힘으로 어떠한 작용을 받으며 날아가는 것일까? 이때 축구공의 움직임을 포물선 운동이라고 할 수 있다. 그럼 포물선 운동이란 뭘까? 정의하면 일정한 크기와 방향을 가지는 힘이 작용하는 공간에서 물체가 힘의 방향과 일정 각도를 이루어 던졌을 때 포물선을 그리는 운동이다. 포물선 운동을 하는 물체에는 수평방향과 수직방향 총 2가지의 속도가 작용한다. 수직방향은 중력가속도의 영향을 받아서 등가속도 운동을 한다. 수평방향은 등속도 운동을 한다. 따라서 수평방향의 속도는 변하지 않고, 수직방향은 속도가 변한다. 그리고 포물선 운동을 할 때 물체의 속도의 크기는 두 속도 성분의 벡터의 합이 된다. 그림으로 살펴보자..

작용 반작용의 법칙은 일상생활에서 가장 많이 볼 수 있는 법칙 중 하나이다. 두 물체 사이에서 한 물체가 다른 물체에 힘을 가하면 동시에 두 물체 사이에서 작용과 반작용이 일어난다. 이때 작용과 반작용은 크기가 같고, 방향이 반대이며, 동일 직성 상에서 작용한다. 쉽게 이야기하면 한 물체가 다른 물체에 힘을 작용하면 다른 물체도 힘을 작용한 물체에 크기가 같고 방향이 반대인 힘을 작용한다. 이를 작용 반작용의 법칙이라고 한다. 식으로 표현하면 다음과 같다. (-) 부호는 반대 방향을 의미한다. 작용 반작용 법칙은 여러 가지 사항을 따른다. ①작용 반작용은 물체가 정지하고 있거나 운동하고 있는 경우에도 성립한다. ②작용 반작용은 반드시 두 물체 사이에 작용하므로 한 물체에 작용하는 두 힘의 평형과는 다르다..

역학에 있어서, 아니 과학에 있어서 절대 빼놓을 수 없는 사람이 있다. 바로 뉴턴이다. 뉴턴이라는 과학자에 대해서는 다음번에 자세하게 다뤄보도록 하겠다. 아무튼 우리가 과학공부가 빡쎄지는 것에 크게 공헌을 한 사람이다. 뉴턴의 3가지 법칙에 대해서는 많은 사람들이 들어봤을 거라고 생각한다. 그중 하나인 뉴턴의 제1법칙인 관성의 법칙에 대해 알아보자. 1. 관성? 관성이란 운동 상태의 변화에 대한 저항력이다. 쉽게 이야기하면 외부에서 힘이 가해지지 않는 한 물체는 자기의 상태를 그대로 유지하려고 하는 것을 말한다. 좀 더 쉽게 말하면 멈춰있는 물체는 계속 멈춰있으려고 하고 달리고 있던 물체는 계속 달리려고 하는 것. 그것이 바로 관성이다. 사람이 100m를 전력질주한다고 생각해보자. 딱 100m에서 멈추는..