▶  힘의 크기와 용수철의 길이 변화

 
 

 
 

네가 키가 커서 그런거야?

그 질문에 답하기 전에 용수철을 늘이는 데 쓴 힘과 용수철의 늘어난 길이 사이의 관계에 대한 힌트를 줄 동영상을 보여줄개.

 

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잡아당기는 힘의 세기가 클수록 늘어난 길이가 더 커져.

 

 

맞아.

그런데 힘을 주어 잡아당긴게 아니고 매달렸는데 늘어나는 건 왜?

질량과 무게에 대해 아래에서 알아봐.

 

 

질량과 무게는 서로 밀접한 관계가 있지만 서로 다른 물리량입니다. 모든 물체는 물질로 이루어져 있습니다. 물체 안에 들어 있는 물질의 양질량이라고 합니다. 따라서 질량은 외부의 조건에 상관없는 물체 고유의 특성입니다. 질량의 단위는 g, kg, 등입니다.

질량을 가진 물체에는 지구가 끌어당기는 힘을 작용합니다. 이것을 지구중력이라고 하는데, 어떤 물체에 작용하는 지구중력의 크기무게라고 합니다. 무게는 질량에 비례합니다. 지구상에서는 kg으로 나타낸 질량에 (9.8m/초)를 곱해주면 무게가 됩니다. (9.8m/초)를 "중"이라고 나타내기도 합니다. 따라서 질량이 10kg인 물체의 무게는 10kg.중, 질량이 50kg인 물체의 무게는 50gk.중, 등입니다.

 

 

 

그러니까 나는 질량이 있고, 지구가 질량에 비례하는 크기의 힘(무게)으로 나를 아래로 끌어당겨. 따라서 내가 매달려 있는 용수철도 같은 크기의 힘을 받게 되어 늘어나는 구나.

그리고 내가 너보다 질량이 아주 크니까 내가 매달리면 용수철에 아주 큰 힘을 가하게 되는 거지.

 

 

그럼 일정한 질량과 무게를 갖는 추를 사용해서, 용수철을 늘이는 힘의 세기와 늘어난 길이 사이의 관계를 알아보자.

 

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추가 한 개에서 두 개로 바뀌어 용수철을 잡아당기는 힘의 세기가 2배가 되니까, 늘어난 길이도 2배가 돼.

 

 

그렇지. 추의 개수와 늘어난 길이는 서로 비례하지. 그리고 추의 개수와 무게도 서로 비례하니까 무게와 늘어난 길이가 서로 비례하는 거야.

 

 

 

그럼 추를 5개 매달면 용수철은 몇 cm가 늘어날까?

답은 10cm! 왜냐하면 추 5개를 매달면 1개 매달았을 때 늘어난 길이의 5배 늘어나니까. (2cm)x5=10cm.

좋아!
그런데 용수철에 매달고 늘어난 길이를 바교하여 어느 물체가 더 무거운가를 알아낼 때엔 똑같은 용수철을 사용해야해. 왜 그런지 한번 실험 해볼래?

 

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같은 무게의 추를 달아 같은 힘으로잡아당겼는데, 두 용수철이 늘어난 길이가 서로 달라!

 

 

맞아. 어떤 용수철은 작은 힘에도 많이 늘어나고, 어떤 용수철은 큰 힘에도 조금 늘어나지. 그건 각 용수철의 성질이야. 하지만 같은 용수철이라면 힘과 늘어난 길이는 비례해.

 

 

아하! 그래서 네가 쓰던 운동기구를 내 힘으론 움직여볼 수 없었던 거구나.

 

 

 

내가 사용할 수 있는 운동기구가 있을까?

네 힘에 적당한 용수철이라면 볼펜에 사용하는 용수철 정도면 되지 않을까?

 

 

 

 

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