구심력
 
 

    빈 깡통에 실을 매달아 뱅글뱅글 돌려 보세요. 원을 그리지요.
 
 

    만약에 지나가던 나방이 실을 끊어 버리면 깡통은 어디로 갈까요?
 

 
 

    답은 (2) 입니다. (한번 해보세요.)

    왜 그런 일이 일어나는지 알아봅시다. 직선운동을 하는 물체의 움직이는 방향과 원운동을 하는 물체의 움직이는 방향을 비교해 보세요.
 
 

    힘은 물체의 모양을 바꾸거나 물체의 운동 상태를 바꾸지요. 물체의 운동상태가 바뀐다는 것은 물체의 속력이 바뀌거나 물체의 운동 방향이 바꾀거나, 둘 다 바뀌는 것입니다.

    [참조: 학습 자료실 / 물리 / 힘과 운동 / 관성과 힘]

    서있는 물체에 한 번 힘을 주어 일단 일정한 속도로 움직이기 시작한 후에는 외부에서 힘이 가해지지 않는다면 물체는 운동상태를 바꾸려고 하지 않습니다. 따라서 같은, 속력 같은 방향으로 계속 달리지요. 즉, 같은 속력으로 직선운동(등속 직선 운동이라고 부름.)을 합니다.(우리 생활에서는 항상 마찰력이라는 눈에 보이지 않는 힘이 있어 속력이 점점 줄어들지만요.)

    이렇게 물체에 힘이 가해지지 않는 한 지금까지의 운동 상태를 그대로 유지하려는 성질을 관성이라고 합니다. 관성은 물체로 하여금 일정한 속력으로 직선운동을 하게 하는 힘과 같은 역할을 하는 거지요.

    그런데 원운동은 운동 방향이 계속 변하므로, 운동상태가 계속 변하는 운동입니다. 따라서 힘이 계속 가해져야만 원운동이 일어날 수 있지요. 이 힘이 바로 구심력입니다. 즉, 아무 힘이 없다면 직선운동을 할 물체에 작용하여 계속 운동방향을 바꿔주어, 원운동을 하게 만드는 힘이지요.
 
 

원 위의 한 점을 잡아 보세요. 구심력은 원의 중심 방향으로 물체에 작용하는 힘입니다. 원의 중심과 물체를 이은 선에 직각이 되게 그은 선을 그 점에서의 원의 접선이라고 하는데, 관성의 방향이 바로 이 접선의 방향입니다.
관성은 직선 운동을 하려고 하기 때문에 물체를 방향으로 밀어줍니다. 그런데 원의 중심으로 작용하는 구심력은 물체를 방향으로 끌어 당깁니다. 물체는 관성과 구심력에 의해 방향으로 운동하게 됩니다.
 

이제 처음의 깡통 문제로 돌아가 볼까요? 만약 깡통을 매달고 있는 실이 끊어지면 구심력이 없어지지요. 남아 있는 것은 관성 뿐이므로 물체는 관성이 밀어주는 방향으로 직선으로 날아가지요.
 
 

    이제 알겠지요?
    원운동을 하는 대표적인 예로는 지구 주위를 도는 달을 들 수 있습니다. 이 경우에는 지구와 달 사이의 중력이 구심력으로 작용하지요.
 
 

    그리고 곧은 길을 쌩쌩 달리다가 갑자기 커브길이 나타나면 관성은 길과 상관없이 오던 방향으로 작용하지요. 이때 구심력을 만들어 내지 않으면 차는 길 밖으로 벗어나 있을거예요.
    차를 길 밖으로 벗어나지 않게 하려면 충분한 크기의 구심력을 만들어 내야지요. 이때의 구심력은 바퀴와 땅 사이의 마찰력이랍니다.

 

            

 

 

 

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