제이의 집

케플러의 법칙이란? 케플러는 자신의 스승인 브라헤가 평생 동안 행성을 관측해서 얻은 자료를 정리하여 3가지의 법칙으로 정리했다. 케플러가 스승의 노력을 날로 먹었다는 생각도 들 수 있지만, 케플러는 세계사에서 손에 꼽는 과학자 중 한 명이다. 이번 글에서는 케플러가 정리한 3가지의 법칙에 대하여 알아보도록 하자. 1. 제 1법칙 : 타원궤도의 법칙 모든 행성은 태양을 하나의 초점으로 하는 타원 궤도 운동을 한다. 그림으로 표현하면 아래와 같다. 2. 제 2법칙 : 면적 속도 일정의 법칙 태양과 행성을 연결하는 선이 같은 시간에 그리는 면적은 항상 일정하다. 태양과 멀리 떨어진 행성은 느리게 움직이지만 그리는 면적은 움직임에 비해 크고, 태양과 가까운 행성은 빠르게 움직이지만 그리는 면적은 움직임에 비해 ..

힘의 합성이란?물건을 드는데 한 사람이 드는 것보다 두 사람이 같이 드는 것이 힘이 덜 들 것이다. 사실 어떠한 물건을 드는데 필요한 최소한의 힘은 변하지 않는다. 다만 두 사람이 힘을 합쳤기 때문에 한 사람당 힘이 덜 드는 것이다. 이렇듯 한 물체에 두 개 이상의 힘이 동시에 작용할 때, 여러 힘과 같은 효과를 내는 한 개의 힘을 구하는 것을 힘의 합성이라고 한다. 그리고 합성된 하나의 힘을 합력이라고 부른다. 힘의 합성 방법힘은 속도와 같이 크기와 방향을 갖는 벡터량이다. 따라서 상황에 따른 여러 가지 힘의 합성 방법이 있다.하나하나 살펴보자. 두 힘이 같은 방향으로 작용할 경우간단하다. 같은 방향이기 때문에 합력은 두 힘을 더한 값이다. 합력의 방향은 당연히 두 힘과 같은 방향이다. 두 힘의 방향이..

등가속도 운동, 속력, 속도를 구하는 공식으로 알려진 공식은 크게 3가지가 있다. 문자 하나하나의 의미를 살펴보면 v : 나중 속력 v0 : 초기 속력 a : 가속도 s : 거리 t : 시간 위 공식들을 이해하고 유도하기 위해서는 시간 - 속도 그래프의 직관적인 이해가 필요하다. 그래프를 보자. 그래프를 보면 1번 식은 이 그래프에서 초기속도에서 a라는 가속도로 운동을 하고 난 뒤의 나중 속력을 나타내는 것이고2번 식은 초기속도에서 a라는 가속도로 운동을 해서 이동한 거리를 의미한다. 속도-시간 그래프에서 면적의 넓이가 총 이동한 거리라는 것을 알고 있을 것이다. 바로 그 면적 넓이 식이 2 번식이다. 잘 살펴보면 2번 식의 맨 오른쪽 부분은 사다리꼴의 넓이를 구하는 식이라는 것을 알 수 있다. 그럼 이..

달리는 기차를 타고 같은 방향으로 고속도로를 달리는 자동차를 본다면 이게 걸어가나 싶을 정도로 느리게 보인다. 하지만 반대 방향으로 달려가는 자동차를 본다면 내가 타고 있는 기차보다 더 빨리 달리는 것처럼 보인다. 다른 경우로 내가 달려가면서 멈춰있는 전봇대를 보면 전봇대가 마치 나랑 반대방향으로 운동하는 것처럼 보인다. 이처럼 현재 내가 운동하고 있는 상태에 따라 다른 물체의 운동이 실제와는 좀 다르게 보인다. 여기서 상대 속도라는 개념을 알 수 있다. 상대 속도란 운동하고 있는 관측자가 자신은 정지하고 있다고 생각하고 본 상대방의 속도이다. 말로 조금 쉽게 설명하면 A에 대한 B의 상대 속도 = A가 보는 B의 속도 위에 정리된 식대로 A가 보는 B의 속도 → 상대속도 = B의 속도 - A의 속도이다..

자동차를 운전하다 보면 빠른 속도로 운전을 할 경우도 있고 느린 속도로 운전을 할 경우도 있다. 시간에 따라서 속도가 변하는 것이다. 물체의 속도가 시간에 따라 변할 때 물체는 가속도 운동을 한다고 말한다. 그렇다면 이 가속도 운동이란 것은 무엇일까? 1.가속도? 가속도는 단위 시간 동안에 일어나는 속도의 변화량이다. 속도와 마찬가지로 가속도는 크기와 방향을 갖는 물리량이고 방향은 속도의 변화량의 방향과 같다. 속도의 방향과 같은 것이 아니다. 속도의 변화량의 방향과 같은 것이다. 자동차가 왼쪽에서부터 달려오다가 오른쪽에서 멈췄다고 가정을 해보자. 달려오는 자동차의 속도의 방향은 왼쪽이고 (+) 방향이라고 정의하자. 달려오다가 멈춘 자동차의 속도는 0이다. (+) 값이었던 속도가 변화하기 위해서는 (-)..

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...

모든 충돌 현상에서는 운동량이 보존이 된다. 물론 외력이 작용하지 않을 때 보존된다. 이러한 충돌은 크게 3가지로 구분할 수 있다. 완전 탄성 충돌은 충돌 전후 운동 에너지가 보존된다. 에너지 손실이 일어나지 않는다는 것이다.(역학적 에너지 보존) 현실적으로 불가능한 충돌이다. 당장 책을 벽에 던져보자. 벽에 부딫히면서 소리가 날 것이다. 그렇다. 이미 소리에너지로 에너지가 빠져나간 것이다. 비탄성 충돌은 운동에너지가 보존되지 않는다.(역학적 에너지 보존 X) 우리가 겪는 대부분의 충돌은 여기에 해당된다. 우리가 살아가는 지구 위에서는 부딪혔는데 소리가 안나는 충돌은 있을 수 없다. 완전 비탄성 충돌은 충돌 후 한 덩어리가 되는 충돌이다. 지나가는 자동차에 아주 끈적한 물체를 던지면 그 물체가 자동차에 ..

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..