뉴턴의 법칙 1,2,3
다시 한번 개념정의
제1법칙: 관성의 법칙 (Law of Inertia)
An object at rest stays at rest and an object in motion stays in motion with the same speed and in the same direction unless acted upon by an unbalanced force.
"외부에서 알짜힘(Net Force)이 작용하지 않는 한, 정지한 물체는 계속 정지해 있고, 움직이던 물체는 계속 그 속도(Velocity)로 직선 운동을 한다."
이 법칙은 "힘이 없을 때"의 기본 상태를 정의합니다.
핵심 개념:
관성 (Inertia): 물체가 자신의 현재 운동 상태(정지 또는 등속 직선 운동)를 유지하려는 성질입니다.
질량 (Mass): 관성의 크기를 나타냅니다. 질량이 클수록 관성이 커서 운동 상태를 바꾸기 어렵습니다.
알짜힘 (Net Force): 물체에 작용하는 모든 힘을 방향까지 고려하여 합친 것. 알짜힘이 0이면 물체의 속도는 변하지 않습니다.
이해를 위한 예시 이해:
화물 트럭 vs 승용차: 똑같이 달려도 질량이 더 큰 화물 트럭이 관성이 더 커서 멈추게 하기 더 어렵다.
우주 공간의 물체: 마찰이나 저항이 없는 우주에서는 물체가 관성 때문에 한번 움직이기 시작하면 추가적인 힘 없이도 영원히 그 속도로 날아간다.
뉴턴의 의도: "움직이는 것은 언젠가 멈춘다"는 지구의 경험(예외적인 상황)을 넘어, 저항이 없는 이상적인 상태(기본 법칙)를 상상해 낸 것이 뉴턴의 위대한 점.
제2법칙: 가속도의 법칙 (F=ma)
The acceleration of an object is directly proportional to the net force acting on it and inversely proportional to its mass. (F=ma)
"물체의 가속도(a)는 물체에 작용하는 알짜힘(F)에 비례하고, 물체의 질량(m)에 반비례한다."
이 법칙은 "힘이 가해졌을 때" 어떤 일이 일어나는지를 정량적으로 설명합니다.
핵심 개념:
공식: F=ma (힘 = 질량 × 가속도)
힘(F)과 가속도(a): 비례 관계. 힘을 세게 줄수록 속도가 더 빠르게 변합니다.
질량(m)과 가속도(a): 반비례 관계. 질량이 무거울수록 같은 힘을 주어도 속도가 잘 변하지 않습니다.
이해를 위한 예시 이해:
쇼핑 카트: 똑같은 힘(F)으로 밀어도, 물건이 가득 차 질량(m)이 커지면 가속도(a)가 작아진다.
계산 문제: 10N의 힘으로 2m/s²의 가속도를 얻는 물체(질량 5kg)에 30N의 힘을 주면, 힘이 3배가 되었으니 가속도도 3배인 6m/s²가 된다.
뉴턴 제3법칙: 작용-반작용의 법칙 (Action-Reaction)
For every action, there is an equal and opposite reaction.
"모든 힘(작용)에는 항상 크기가 같고 방향이 반대인 힘(반작용)이 동시에 존재한다."
이 법칙은 힘이 항상 두 물체 사이의 '상호작용'이며, 쌍으로 존재한다는 것을 알려줍니다.
핵심 개념:
힘의 쌍: 힘은 혼자 존재할 수 없습니다.
크기는 같고, 방향은 반대: 작용과 반작용의 힘의 크기는 언제나 같다.
서로 다른 물체에 작용: 이것이 가장 중요합니다. 작용과 반작용은 서로 다른 물체에 가해지므로 절대 서로를 상쇄시키지 않습니다.
이해를 위한 예시 이해:
지구와 사과: 지구가 사과를 당기는 힘(작용)의 반작용은, 사과가 지구를 당기는 힘입니다. 지구가 움직이지 않는 것처럼 보이는 이유는 지구의 질량이 어마어마하게 커서 가속도가 거의 0에 가깝기 때문이다.
스케이트 타는 사람: 두 사람이 서로 밀면, 작용-반작용에 의해 서로에게 가해지는 힘의 크기는 같습니다. 하지만 F=ma에 따라 질량이 가벼운 사람의 가속도가 더 커서 더 멀리 밀려난.
