| English | 의미 |
|---|---|
| force/fɔːs/ | 힘 |
| contact forces/ˈkɒntækt ˈfɔːsɪz/ | 접촉력 |
| field forces/fiːld ˈfɔːsɪz/ | 장력 |
| free-body diagram/friː ˈbɒdi ˈdaɪəɡræm/ | 자유도면도 |
| components/kəmˈpəʊnənts/ | 성분(구성 요소) |
| net force/net fɔːs/ | 순힘 |
우리가 볼 수 없는 힘들
- 책상이 위에는 책이 놓여 있어 아무 일도 일어나지 않는 것 같지 않나?
- 틀렸다: 중력이 아래로 당기고, 책상이 위로 밀어 내리는 것이 완벽하게 균형 이룬 상태다.
- 모든 물체는 보이지 않는 힘들의 줄다리기이다.
- 어떤 역학 문제든 해결하기 위해 먼저 그런 힘들을 그림으로 그려야 한다
힘이란 무엇인가
- 힘은 한 물체가 다른 물체에 가하는 밀거나 당기는 힘이며, 단위는 뉴턴(N)이다.
- 접촉력은 물리적 접촉이 필요하며, 정반응력, 마찰력, 장력이 포함된다.
- 장력(場力) 은 거리에서 작용하며, 일상생활에서 가장 흔한 것은 중력이다.
다음 중哪个가 장력 힘(접촉 없이 작용)입니까?
난이도 1/5 · 100 코인 + 오늘 첫 완료 시 소액 보너스
중력은 거리에서 작용하는 장력 힘이며, 마찰력, 반작용력, 장력은 모두 접촉이 필요합니다.
모든 접촉력을 선택하세요.
난이도 2/5 · 140 코인 + 오늘 첫 완료 시 소액 보너스
반작용력, 마찰력, 장력은 모두 접촉이 필요하며, 중력은 장력 힘입니다.
자유체도 그리기
- 자유체도는 물체를 하나의 점으로 나타냅니다.
- 물체에 작용하는 모든 힘은 화살표로 표시하며, 방향과 크기에 맞는 레이블을 붙입니다.
- 물체에 작용하는 힘만 그립니다. -- 물체가 다른物体에 가하는 힘은 그리지 않습니다.
자유 도식 free-body diagram 만들기
각 힘을 화살표로 추가하여 합력과 그에 따른 가속도를 읽어내세요.
물체가 손에 가하는 힘은 해당 물체의 자유도 표에 기록되어야 합니다.
난이도 1/5 · 100 코인 + 오늘 첫 완료 시 소액 보너스
자유도 표는 물체에 작용하는 힘을 보여줍니다. 물체가 손에 가하는 반작용력은 손의 자유도 표에 기록됩니다.
성분으로 분해하기
- 힘들은 일반적으로 좌표축과 일치하지 않으므로, 각 힘을 성분으로 나눕니다.
- 경사면에서는 좌표축을 경사면의 방향과 수직인 방향으로 설정합니다.
- 이때 중력은 경사면을 따라 아래로 향하는 $mg\sin\theta$ 성분과 경사면에 수직인 $mg\cos\theta$ 성분으로 나뉩니다.
기울기 각도가 $\theta$인 경사면에서 중력의 경사면 방향 성분은 $mg\,____\,\theta$입니다.
난이도 1/5 · 100 코인 + 오늘 첫 완료 시 소액 보너스
경사면 방향의 당기는 힘은 $mg\sin\theta$이고, 경사면 안쪽으로 들어가는 부분은 $mg\cos\theta$입니다.
합력을 구하기
- 합력은 모든 화살표(힘)의 벡터 합입니다.
- 축별로 성분을 더합니다: $\sum F_x$ 성분끼리, $\sum F_y$ 성분끼리 separately 더합니다.
- 이 합력이 곧 $\sum F = ma$의 법칙에 의해 가속도로 변환됩니다.
상자에 작용하는 힘(오른쪽 양수): $+15\ \text{N}$, $-6\ \text{N}$, $+1\ \text{N}$. 수평 합력 (단위: N)은 무엇입니까?
난이도 2/5 · 140 코인 + 오늘 첫 완료 시 소액 보너스
$15 - 6 + 1 = 10\ \text{N}$ 오른쪽 -- 부호를 포함하여 성분을 더하면 됩니다.
물체에 작용하는 모든 힘이 상쇄되면 합력은 0입니다.
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균형 잡힌 힘은 0으로 합쳐지므로 합력과 가속도는 없습니다.
바닥에 놓인 $2\ \text{kg}$ 상자가 오른쪽으로 $12\ \text{N}$만큼 밀리고 있으며, 마찰력은 $4\ \text{N}$만큼 저항하고 있습니다.
- 수평 방향의 합력: 오른쪽으로 $12 - 4 = 8\ \text{N}$.
- 수직 방향: 반작용력과 중력이 상쇄되므로 합력은 $\sum F_y = 0$입니다.
자유체도는 오직 물체에 작용하는 힘만을 보여줍니다. 상자가 손에 가하는 '반응력'은 손의 자유체도에 포함되어야 하며, 상자의 도에는 포함되어서는 안 됩니다. -- 이는 역학에서 가장 흔한 실수입니다.
자유체도는 물체에 작용하는 모든 힘을 레이블이 붙은 화살표로 그립니다. 이를 좌표축 방향으로 성분으로 분해한 뒤 합하여 합력($\sum F_x$, $\sum F_y$)을 구합니다. 물체에 작용하는 힘만이 나타나며, 이 합력이 물체의 가속도를 결정합니다.