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Physics 포스팅

[고전역학] 물체의 움직임 이해하기 : 힘, 뉴턴의 운동법칙

Doyeon0430 | 2023년 08월 26일

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이번시간에는 고전역학에서 뉴턴의 운동법칙을 알아보겠습니다.

뉴턴의 운동법칙은 물리학자 아이작 뉴턴(1643~1727)이 발표한 운동 원리에 3가지 공식입니다.

현대 물리학에서 아직까지 쓰이는 중요한 개념이므로 필수적으로 숙지해야 합니다.

그럼 지금부터 포스팅을 시작하겠습니다.

 

  1. 고전역학 - 힘
  2. 고전역학 - 뉴턴 운동 제 1법칙
  3. 고전역학 - 뉴턴 운동 제 2법칙
  4. 고전역학 - 뉴턴 운동 제 3법칙

 

 

1. 고전역학 - 힘

힘이란 물체의 모양이나 운동 상태를 변화시키는 변화의 원인을 의미합니다.

힘은 크기와 방향을 모두 가지고 있는 벡터로 표현하며 다양한 형태에서 나타날 수 있습니다.

 

1. 알짜힘(=합력)

물체에서 작용한 모든 힘을 합친 결과적인 힘으로 기호는 ∑F 로 표기합니다.

 

2. 힘의 변화 조건

아래와 같은 조건식이 성립되면 힘이 작용하는 상태입니다.

  • 물체가 빨라짐

  • 물체가 느려짐

  • 물체 방향이 변함

 

 

2. 고전역학 - 뉴턴 운동 제 1법칙

뉴턴 운동 제 1법칙에서 운동 상태 변화율은 힘의 작용 여부에 따라 결정됩니다.

힘을 받지 않은 물체는 정지 상태이거나 일정한 속도로 운동하는 상태이며 물리학적으로 힘이 모두 0입니다. 

 

1법칙 관성 법칙

물체가 정지하거나 일정한 속도로 운동할 때, 외력이 작용하지 않는다면 그 물체는 그 상태를 유지합니다.

α = 0 → ∑F = 0

 

 

3. 고전역학 - 뉴턴 운동 제 2법칙

뉴턴 운동 제 2법칙에서 힘의 작용은 물체의 가속도와 관련되어 있습니다.

질량이 일정하면 가속도는 알짜힘과 비례하고 알짜힘이 일정하면 가속도는 질량과 반비례합니다.

따라서 힘을 받으면 변화가 생기고 여기서 힘은 F / 질량은 m / 가속도는 α 로 표기됩니다.

 

2법칙 가속도 법칙

물체에 힘이 작용하면 물체는 그 힘의 방향으로 가속도를 갖게 됩니다.

F = mα

 

 

4. 고전역학 - 뉴턴 운동 제 3법칙

뉴턴 운동 제 3법칙에서 모든 작용은 반작용이 수반되어 있습니다.

두 개의 물체 사이에서 상호작용하는 힘에 대한 원리를 나타냅니다.

 

3법칙 작용-반작용 법칙

힘은 항상 두 물체에서 크기가 같으며 반대 방향으로 서로 짝을 이룹니다.

FAB = - FBA

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