▶  힘의 평형

 
 

 
 

너희 둘 중 힘이 더 센 코끼리와 같이 숙제하려고 했는데, 내가 꼼짝하지 않는 것으로 보아 너희 둘은 힘의 크기가 똑같은 가봐.

어엉? 우리 둘의 힘의 크기가 똑같다구?

물체가 서 있다고 해봐. 이 물체에 오른쪽으로 미는 힘을 가하면 물체는 오른쪽으로 움직이지.

 

 

이 물체에 왼쪽으로 미는 힘을 가하면 물체는 왼쪽으로 움직이지.

 

 

이번엔 이 물체를 왼쪽과 오른쪽으로 같은 크기의 힘으로 밀면 움직이지 않아. 겉으로 보기엔 아무 힘도 받지 않는 것과 똑같지.

 

 

이렇게 두 힘이 서로 반대 방향으로 작용하면서 크기가 같으면, 서로의 힘을 상쇄시켜 아무 힘도 작용하지 않는 것처럼 보여. 이때 두 힘은 평형을 이루었다고 하지.

흠. 힘이 둘씩이나 있는데도 아무 힘도 없는 것 같은 현상을 나타낼 수도 있군.
그런데 두 개의 힘이 서로 반대 방향으로 작용하지만, 한 쪽이 다른 쪽보다 더 크다면 어떤 일이 일어나는데?

예를 들어 코달이가 5의 힘으로 오른쪽으로, 코식이가 왼쪽으로 3의 힘으로 밀었다고 하자.
이 때엔 2의 힘으로 코달이 혼자 오른쪽으로 미는 것과 겉으로 보기엔 똑같이 보여.

 

 

 

반대로 코달이가 4의 힘으로 오른쪽으로, 코식이가 왼쪽으로 7의 힘으로 밀었다고 하자. 이 때는 코식이 혼자 3의 힘으로 왼쪽으로 미는 것과 겉으로 보기에 똑같이 보여.

 

 

 

이렇게 둘 이상의 힘이 하나의 물체에 작용하지만, 그것들의 효과가 더해지거나 상쇄될 수 있지. 그 결과 물체에 나타나는 현상이 어떤 한 힘이 물체에 작용하여 나타나는 것과 같을 수 있지. 이때 이 한 힘을 알짜힘라고 불러.

만약 두 힘이 같은 방향으로 작용한다면, 더 큰 힘 하나가 작용하는 것과 같은 일이 벌어지지.두 따라서 알짜힘의 크기는 두 힘의 크기를 합한 것과 같아.

그렇다면 두 힘이 평형을 이룰 때에는 알짜힘이 0이겠네.

맞아. 둘 이상의 힘이 작용하지만, 힘이 평형을 이루어 알짜힘이 0인 경우는 흔해. 예를 들면, 물에 스티로폼 공이 떠서 움직이지 않고 있다면, 아래로 작용하는 중력과 위로 작용하는 부력의 크기가 같은 거야.

 

 

 

또 다른 예. 물체가 운동하기 시작한 후 물체에 작용하는 힘이 없다면, 관성에 의해 같은 방향, 같은 속력으로 운동하지. 자동차가 길 위를 달릴 땐 타이어와 도로면 사이에 마찰력이 있어. 따라서 자동차가 서지 않고 앞으로 가려면 엔진이 계속 추진력을 만들어야 하지. 만약 자동차가 같은 방향, 같은 속력으로 달리고 있다면, 자동차에 작용하는 힘이 없는 것과 같은 일이 일어나고 있는 거야. 이때에는 마찰력과 추진력이 같은 크기지만 서로 반대 방향으로 작용하여 힘의 평형을 이루고, 따라서 알짜힘이 0이기 때문이야.

 

 

 

 

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