[물리하마] 가속도 법칙: 힘을 받으면 어떻게 되는가, 뉴턴 2법칙, F=ma

 오늘 알아볼 내용은 물리를 배우는 중인 사람이라면 툭 치면 내뱉어야 한다는 그 공식!

 바로, ‘힘이 작용하면 물체는 어떻게 되는가?’에 대한 내용입니다.

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뉴턴 은 <자연 철학의 수학적 법칙(=프린키피아)>에서 움직임에 대한 법칙을 딱 세 가지로 정리하여 멋지게 내놓는데요,

   ① 관성의 법칙: 물체의 기본 상태는 무엇인가
   ② 가속도 법칙: 물체를 건들면 어떻게 되나
   ③ 작용-반작용 법칙

입니다.

① 관성의 법칙은 지난번에 다뤘고,
③ 작용·반작용 법칙은 곧 다룰거에요.
오늘은 ② 가속도 법칙에 대해 보겠습니다.



뉴턴이 정리한 가속도 법칙은 아래와 같은데요,

쉽게 말해서 힘을 주면 속도가 변한다는 말이에요.
지난번에 속도가 변하는 걸 가속도 운동이라고 했죠?

그러니까 '힘을 주면 가속도 운동을 한다'라고 정리할 수 있어요.

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그러면 그 가속도는 얼만큼일까요?
우리는 그 답을 경험적으로 이미 알고 있어요.


여기 하마가 상자를 밀고 있네요.
하마가 같은 힘으로 가벼운 상자와 무거운 상자를 밀면 각각 어떻게 될까요?

당연히 가벼운 상자의 속도가 더 빠르게 증가하겠죠?


같은 상자를 하마가 혼자 밀었을 때와 친구 하마랑 같이 밀었을 때는 각각 어떻게 될까요?

당연히 친구 하마와 같이 밀었을 때의 속도가 더 빠르게 증가할거에요.


즉, 가속도는 물체가 가벼울수록, 힘이 셀수록 커지네요.

좀 세련되게 만들어볼까요? 물리에서 힘은 F, 질량은 m, 가속도는 a라는 기호로 쓰는데요,

이를 식으로 나타내면 처음에 하마가 툭 쳤더니 뱉었던 그 식 F=ma가 나오게 됩니다.

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아래에서 힘과 질량을 선택하여 가속도가 어떻게 변하는지 살펴보세요.

 

같은 힘을 다른 질량에 적용했을 때의 움직임, 같은 물체에 다른 힘을 적용했을 때의 움직임을 하나씩 관찰해보고, 가속도 식을 계산하는 과정도 알아보세요.

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오늘은 물리에서 정말정말 중요한 내용인 뉴턴 2법칙! 가속도 법칙에 대해서 알아봤습니다. 생각보다 간단하고 쉽죠? 가속도 법칙을 알고 있으면 일상에서 발생하는 다양한 움직임을 더 트인 시야로 볼 수 있을거에요.