힘(정의, 힘의 3요소, 힘의 평형)과 운동의 법칙(운동의 3법칙,관성의 법칙, 힘과 가속도의 법칙, 작용 반작용의 법칙)

1. 힘

 

1) 정의

 

- 가만히 있는 유리를 깨고, 나에게 오던 공을 반대로 가게 하는 그 무엇. 이것이 바로 힘입니다.

 

힘 : 물체의 모양이나 운동 상태를 변화시키는 원인

 

2) 힘의 3요소

 

 

힘의 3요소 (출처 : https://m.blog.naver.com/ktojja/221956047208)

 

① 작용점 : 힘의 작용하는 점

② 크기 : 가하는 힘의 크기

③ 방향 : 힘이 가해지는 방향

 

힘에는 크기가 있고, 방향도 있어서 벡터로 분류할 수 있다.

 

기호는 Force에  앞글자를 따서  F를 많이 사용한다.

 

3) 힘의 평형

 

- 물체의 모양이나 운동 상태가 변화하지 않을 때, 힘의 평형을 이루고 있다고 말한다.

 

달리 말하면 물체에 작용하는 모든 힘들의 합이 0이 되는 상태.

 

F1 + F2 + F3 = 0

 

 

예를 들어 위 그림과 같이 추가 매달려 있다면, 그냥 보기에는 아무런 힘이 가해지지 않는 것처럼 보여도

 

지구가 잡아당기는 중력이 가해지고 있고, 그에 대응해서 실은 물체를 매달고 있는 힘인 장력이 작용해서

 

서로 평형을 이루고 있는 것이다. 

 

4) 여러 가지의 힘

 

- 자연계의 힘 : 만유인력 (중력), 전자기력, 핵력

 

- 그외 : 마찰력, 탄성력 등

 

2. 운동의 법칙

 

1) 관성의 법칙 (운동 제1 법칙)

 

외부로부터 힘이 작용하지 않으면 정지하고 있는 물체는 계속 정지해 있고, 운동하는 물체는 등속 직선운동을 유지한다.

 

힘이란, 물체의 모양이나 운동 상태를 변화시키는 원인이라고 정의했었는데, 힘이 작용하지 않으면

 

관성에 의해 물체의 상태가 유지되는 것입니다.

 

가장 많은 예시로 설명되는 것이 버스가 출발할 때 사람들이 뒤로 쓰러지는 것을 들 수 있습니다.

 

사람이 뒤로 밀려나는 것은 버스는 앞으로 가는데 사람은 관성에 의해 서 있던 상태를 계속 유지하려고 하니까

 

뒤로 밀려나는 것처럼 되는 것입니다.

 

2) 힘과 가속도의 법칙 (운동 제2법칙)

 

위의 수식 하나로 모든 것이 설명됩니다.

 

많은 경험이 있진 않지만, 모든 물리 공식의 출발점이 되는 매우 중요하고도 너무 자주 사용되는 수식입니다.

 

이 수식에서 알 수 있듯이 힘은 질량에 비례하고, 힘은 가속도에 비례한다는 것입니다.

 

3) 작용과 반작용의 법칙 (운동 제3법칙)

 

화가 나서 벽을 주먹으로 쳐본 경험이 있을 겁니다...

 

(사람에 따라 없을 수도  있습니다. )

 

 

이때 벽을 쳤는데 왜 내가 아팠을까요? 결론적으로 말하자면 내가 벽에 힘을 가하면, 벽도 나에게 힘을 가합니다.

 

물체 A가 B에 힘을 가하면 B가 A에 대해 크기가 같고 방향이 반대인 힘을 가합니다.

 

 그렇다면.. 힘의 평형과 비슷해 보입니다만, 이점을 주의해야 합니다.

 

힘의 평형은 작용하는 힘들의 작용점이 같고.

 

작용과 반작용의 작용점이 서로 다릅니다.