상상해봅시다. 아래 그림과 같이 나무의 한 가지에서 냥이가 졸고 있습니다. 이때 쥐돌이가 살금살금 다가가 가지를 자릅니다.

냥이는 어떻게 될까?

속력이 점점 빨라지며 아래로 떨어진다.

왜 그럴까요? 조금 더 자세히 알아봅시다.

(1) 중력과 낙하운동

나뭇가지가 부러진 후 냥이가 아래로 떨어지는 이유는?

지구가 질량을 가진 물체를 지구 중심 방향으로 끌어당기기 때문이다.

냥이가 떨어지려고 하는 찰나 나무의 눈에 먼지가 들어갔다. 그래서 나무는 1초마다 한번씩 아주 짧게 눈을 뜨고 고양이를 볼 수 있었다. 나무가 본 고양이의 위치 변화는 다음 중 어느 것과 같을까? 왜 그런가? (냥이에게 작용하는 공기저항은 아주 작다고 가정)

B

중력이란? - 질량을 갖는 두 물체가 서로 끌어당기는 힘 - 지구 중력: 지구가 다른 물체를 끌어 당기는 힘,(지구에 의한 중력) 방향은 지구 중심 방향.

자유낙하 운동 - 지표면 근처의 물채는 지구중력에 의해 지구 중심 방향(아래쪽)으로 끌려간다. - 자유낙하 운동: 지표면 근처의 물채에 작용하는 힘이 지구중력 뿐일 때의 물체의 운동 - 자유낙하 운동 하는 물체는 아래로 내려오면서 속력이 점점 커진다.

(2) 중력과 무게

병아리가 머리 위에 있다면 여러분은 어떤 것을 느끼는가? 머리 위의 병아리는 왜 그런 느낌을 주는 것일까?

병아리가 내리누르는 것처럼 느낀다. 그것은 지구가 병아리를 아래로 끌어당기기 때문이다.

만약 머리 위에 고양이가 있다면 병아리가 있을 때와 느낌이 어떻게 다를까? 그 이유가 무엇이라고 추측되는가?

병아리가 있을 때보다 더 큰 힘으로 내리누르는 것으로 느낀다. 고양이의 질량이 병아리보다 더 크기 때문이다.

물체에 작용하는 지구 중력에 영향을 주는 것 - 물체의 질량 - 지구 중력은 물체의 질량에 비례

무게란? - 물체에 작용하는 중력의 크기 - 물체의 질량에 비례

(3) 질량과 낙하속력

사실인지 알 수 없지만 갈릴레이가 피사탑의 꼭대기에서 무게가 10배 차이 나는 두 개의 공을 동시에 떨어뜨렸고, 두 개의 공은 동시에 땅에 떨어졌다고 한다. 질량이 10배이면 그것에 작용하는 중력(무게)도 10배인데 질량이 작은 공과 같은 빠르기로 떨어지는 이유는 무엇일까?

물체의 빠르기를 변화시키는 중력은 질량에 비례한다. 반면, 운동 빠르기가 변하는 것에 저항하는 관성은 질량에 반비례한다. 두 효과가 서로 상쇄되어 질량에 관계없이 속력이 변하는 정도가 같다.

물체의 질량과 자유 낙하 속력 - 물체의 질량에 상관없이 아래로 떨어지면서 속력이 빨라지는 정도(가속도)가 같다.

자유 낙하 운동에 대해 더 자세히 알고 싶다면 아래 링크를 참조하세요.

자유닉히 운동

만약 이 절에서 알게 된 기본 개념을 확장, 적용해보고 싶다면, 아래 링크를 참조하세요.

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