Transcript 정지마찰력 - 한림대학교

4장 운동의법칙
한림대학교 전자물리학과
힘의 개념


운동상태(가속도, 속도)을 변하게 하는 물리적 요인
접촉만으로 전달되는 것은 아님
물리의 4대 힘
중력
전자기력
약력
강력

힘은 운동상태를 변화시키는 원인이다.

힘은 물리학에서 매우 중요한 기본개념이지만,
만족스럽고 완벽하게 정의하기 어렵다.

힘의 단위 : N (뉴턴) 1N=1 kg  m
2
s

힘은 벡터(vector)이다.
Isaac Newton(1642-1727)
4장 뉴턴의 운동법칙
4.1 관성의 법칙
모든 물체는 외부로부터의 힘을 받지 않는 한, 정지 상태 또는
직선 상의 등속운동 상태를 유지한다.
뉴턴의 (운동) 제1법칙
우주체험
정지관성
웨이터 기본기
관성좌표계
관성의 법칙이 성립하는 좌표계
질량과 관성
관성: 현재의 운동상태를 유지하려는 성질
 어떻게 정량화 하는가?..

실험
 뉴턴의 제 2 운동법칙
4.3 뉴턴의 (운동) 제2법칙
뉴턴의 제2법칙

물체의 가속도는 가해지는 힘의 크기에 비례한다.

물체의 관성이 클 수록 가속도는 작아진다.
힘
가속도 
관성
F
F
a 

관성 " m "
바위치기
F  ma
힘의 단위 N=kg m/s2
질량 m에 가해지는 힘의 합
자동차 설계하기
무게 1.5톤의 승용차를 10초만에 정지상태로부터
시속 100km/hr로 가속하는 엔진의 힘을 구하라
F= ma식을 적용하려면 가속도 a 를 구해야 함
1000
100 
0
나중속력- 체음속력
3600
a

 2.778 m / s 2
시간
10
따라서 필요한 힘은..
F  ma  1500kg  2.778 m / s2  4167 kg  m / s2
무게 2.5톤의 SUV에 위 엔진을 얹는다면 시간이 얼마나 걸릴까?
a
4167
 1.667 m / s 2
2500
무게: 중력

무게는 지구- 물체 사이의 상호작용의 결과 지표면 근처에 있는 물
체가 받게 되는 아래 방향의 힘이다.
FW  w  mg
중력의 근원
지구와 물체의 만유 인력
지구와 물체의 경우
M Em
Fw  G 2
r
M Em
mg  G 2
r
gsun=274..
달 = 1.67
ME
g G 2
r
4.4 뉴턴의 (운동) 제3법칙: 상호작용
힘은 물체 사이의 상호작용(interaction)에 의해 발생한다. 또 물체가 상호작용할
때 힘은 쌍(pair)으로 생긴다. 이때 한 힘을 작용력(action)이라 하면, 다른 힘은
반작용력(reaction)이 된다.
뉴턴의 제3법칙
•
•
모든 작용력에 대해 항상 크기는 같고 방향이 반대인 반작용력이 존재한다.
두 물체가 서로 힘을 작용할 때, 서로가 서로에게 미치는 힘의 크기는 같고
방향은 서로 반대이다.
• 작용 반작용 힘은 서로 다른 물체에 작용한다.
물체의 운동을 변화시키는 힘을 이야기할 때는
외력(external force), 즉 외부로부터 물체에
가해진 힘만을 의미한다.
작용 Fg, 반작용 Fg’
TV가 떨어지지 않는 이유는 ?
탁자가 위로 미는 힘을 가함
그 힘을 법선력이라 함
법선력 n의 크기는 Fg와 같음, Why?
n의 반작용력은 n’
각 작용 반작용력은 서로 다른 물체에 작용?
법선력: 면에 가해지는 힘에 대하여 수직
바깥쪽으로 나타나는 힘 n
이 노새에게 한마디 해주실 분
노새의 변
내가 힘을 주어 끌면 썰매도 똑 같은 세기로
당길 것 아닌가? 그럼 내가 왜 삽질을?...
무지한 주인의 응답
……………. 철썩 !
물리학을 배운 주인의 대답
하나만 알고 둘은 모르는 짐승같은 놈..
제 3법칙은 작용 반작용 힘은 서로 다른
물체에 작용하는 법. 네가 말한 두 힘은 같은
지점에 작용하므로 작용 반작용이 아니니라
노새가 썰매를 끄는 힘과 썰매가 노새를
당기는 힘이 작용 반작용 힘 쌍임
끄는 힘 F가 마찰력 fsnow보다 크기만 함 된다
동역학 및 정역학
a
4.5 힘에 의한 효과: 뉴턴의 법칙 응용
힘을 받는데도 정지해 있는 물체
예제 4.1
F
i
i
m
가속도 a =0,  힘의 합 = 0
힘의 성분 별 합 = 각각 0
x성분
Y 방향
신호등 무게
도르레 운동의 분석
a
F
i
i
m
줄로 묶인 두 물체는 같은 가속도로 움직인다.
두 물체의 가속도가 같다.
각 물체에 대하여 힘의 합을 각각의 질량으로
나누면 a이다.
T  m1 g
 a,
m1
m2 g  T
a
m2
부호의 선정에 주의
T
m1이 0 이면?
T=
2m1m2
,
m1  m2
a
a=
m2  m1
m1  m2
4.8 마찰력


마찰력은 일반적으로 운동을 방해하는 힘
마찰력의 종류
운동마찰력: 움직이는 물체에 작용하는 마찰력
 정지마찰력: 운동이 생기는 것을 막고 있을 때 작용하는 마찰력

정지마찰력
Ff (max)  s FN
s
: 정지마찰계수
예제 4.9
정지마찰력에 의한 운동
정지마찰력이 운동의 원동력이 될 수 있다. (예: 걷기, 달리기, 타이어 회전)
운동마찰력
Ff  k FN
k
: 운동마찰계수
운동마찰계수는 항상 정지마찰계수보다 작다.
 k  s 