▶  관성과 힘

 
 

 
 

어떡해. 공이 이 만화 화면 밖으로 나가버렸으니...

미안해. 내가 힘을 조금만 작게 쓰는 건데...

힘?

힘에 대해 이야기하기 전에 물체의 성질 한 가지에 대해 알아야 해. 지난 번에 네가 빙판 위에 서있을 때를 기억해봐. 내가 너를 툭 쳐서, 네가 앞으로 미끄러지던 때.

 

 

 

중간에 서고 싶지 않았어?

당연히 서고 싶었지. 나무에 부딪히면 어떤 일이 벌어질지 뻔하니까.

그런데 넌 설 수가 없었잖아. 그건 물체인 네가 가진 관성 때문이야.
관성은 물체가 운동 상태를 바꾸지 않으려고 하는 성질이야. 서있던 물체는 계속 서있고 싶어하고, 움직이고 있는 물체는 계속 같은 방향, 같은 속력으로 움직이려고 하는 성질이지.

운동 상태?

운동 상태란 어떤 순간 물체가 어느 방향으로, 어떤 속력으로 움직이고 있었나를 말하는 거야.

    운동 상태 = 운동 방향 * 속력

내가 학교를 떠나면서 마음 먹었어. 오늘은 북쪽에 있는 우리 집으로 곧장 간다고. 그리고 '2m/초'의 일정한 속력으로 가기로 했지. 내가 학교를 떠난 후 10초가 지난 순간 나의 운동 상테는 '북쪽으로 2m/초의 속력으로'인 거야?

맞아. 내가 책상 앞에서 꼼짝않고 5분 동안 졸았어. 졸기 시작한 후 1분 후의 나의 운동 상태는 '속력=0'이야. 이때엔 움직이지 않으니까 방향이 없지.

그러니까 네가 툭 쳐서 미끄러지기 시작한 나는 운동 상태를 바꾸지 않으려고 하는 관성 때문에 앞으로 주욱 나갔다~ 그 말이지?

 

 

응. 버스가 쌩쌩 달리다가 갑자기 서면 우리 몸이 앞으로 쏠려, 앞 좌석에 쿵 머리를 박기도 하지. 그것은 계속 달리는 상태를 유지하려고 하는 우리 몸의 관성 때문이야.

 

 

반대로 버스에 올라 손잡이를 잡기도 전에 버스가 급출발하면 넘어지기도 하지. 이때에는 버스가 나가는 반대 방향으로 우리 몸의 윗부분이 쏠려. 왜냐허면 바닥에 닿아있는 발은 버스가 음직일 때 마찰력을 받아 버스와 함께 움직여.(이것에 대해서는 나중에) 하지만 몸의 윗부분은 관성때문에 그대로 정지해 있으려고 하기 때문이야.

 

 

응~ 그런데 내가 서있다가 움직이기 시작한 때에는 속력이 0이다가 속력이 커졌어. 그리고 움직이다가 나무에 부딪히는 순간 속력이 0이 되었어. 두 경우에는 속력이 변했으니까, 운동 상태가 변한 건데..... 왜?

 

 

그건 너에게 이 작용했기 때문이야.

힘은 눈에 보이지 않아. 그런데 몇 가지 일들을 일어나게 해. 그게 어떤 일인가 하면

    1. 물체의 모양을 바꾼다.
         예) 찰흙을 누른다.

     

     

    2. 물체의 운동 상태를 바꾼다.
         예) 야구공을 던진다.

     

     

그러니까 힘은 물체에 작용하여 물체의 모양을 변화시키거나, 물체의 운동 상태를 변화시키는 원인이구나.

그런데 물체에 힘이 작용하면 모양이나 운동 상태 중 하나만 변하는 거야?

모양과 운동 상태 둘 다 바뀌는 예도 있어. 예를 들어, 날아오는 찰흙 공을 방망이로 힘을 주면,

 

 

하지만 앞으로의 공부방에서는 힘이 작용하여 물체의 운동 상태가 변하는 경우들에 대해 알아볼 거야.

그럼 힘이 물체에 작용하여 물체의 운동 상태가 변하는 몇 가지 예를 들어봐.

물체의 운동 상태가 변하는 예는 다음과 같이 나누어 볼 수 있어.

A. 물체의 속력이 바뀐다.

    (1) 서있던 물체가 움직인다.

    (2) 움직이는 물체가 더 빠르게 움직인다.

 

     (3) 움직이던 물체가 선다

     (4) 움직이는 물체가 더 천천히 움직인다.

 

B. 물체의 운동 방향이 변한다.

 


C. 물체의 속력과 운동 방향이 모두 변한다.

 

아하~ 물체가 운동하는 방향과 힘의 방향이 같으면 속력이 커지고, 물체의 운동 방향과 힘의 방향이 서로 반대이면 속력이 작아지는 구나.

 

 

 

내가 빙판에서 일어난 일을 정리해 볼게.
내가 서있었는데 네가 나에게 힘을 작용해 내가 움직이기 시작했어. 그런 다음 힘이 작용하지 않으니까 같은 속력, 같은 방향으로 주욱 갔어. 그러다가 나무에 부딪히는 순간 나무가 나에게 힘을 주어, 움직이던 내가 서게 되었어.

 

 

관성에 관한 실험을 해보고 싶다면 아래 링크로~

 

    관성 알아보기

 

관성을 생활에서 이용하는 예를 알아보고 싶다면

 

    관성을 이용한 생활의 지혜

 

 

 

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