Theme2. 일차원 운동(직선 운동)
Concept2-1. 운동의 표현(1)
시계가 없고, GPS도 없고, 표지판도 없는 과거에 만남 약속을 하려면 어떻게 할까요? 연락 수단도 마땅치 않은데 기준이 없다면 두 사람은 만나기 매우 힘들었을 것입니다. 그래서 그럴까요? 과거에는 우연히 만난 사람과의 인연을 지금보다 더 소중하게 생각했던 것 같습니다. 선생님은 시계와 GPS와 표지판이 모두 있는 세상에 살고 있지만 몇 년 전에 나중에 안 바쁠 때 연락할 테니 그때 보자던 그 사람의 연락을 아직도 못 받았습니다. 아직 바쁜 거겠죠?
▲신윤복, 월하정인도 / 두 사람이 오밤중에 만나려면 미리 뭘 정해야 할까요?우리는 역학에 대해 배우고 있습니다. 역학은 물체의 움직임, 즉 운동에 대한 학문이라 했습니다. 물체의 운동을 시간, 속도, 위치, 가속도 등의 개념으로 정량적으로 표현하는 것이 역학의 거의 전부입니다. 따라서 오늘은 물체의 운동을 표현하는 방법에 대해 알아보겠습니다.
영어를 배울 때 A, B, C 알파벳을 알아야 하듯이 물리학을 배울 때는 개념을 알아야 합니다. 물리학에서 개념이란 과학 용어라고 생각해도 좋습니다. 자연 현상을 객관적으로 표현하기 위해서는 내가 쓰는 용어와 네가 쓰는 용어가 공통된 정의를 가져야 합니다. 나는 이걸 이렇게 생각했는데 너는 이걸 이렇게 생각했구나 우린 생각이 참 다르구나 하하하 하면 안 되는 것입니다.
▲ 아버지가방에들어가신다 처럼 읽는 사람에 따라 뜻이 달라지게 서술한다면 물리학의 객관성이 담보되지 않겠죠?이동거리와 변위는 공간에서 움직인 정도를 나타냅니다. 이동 거리는 이동한 거리, 변위는 변할 변, 위치 위(cf위는 '자리 위' 이지만 앞으로도 이해하기 쉽게 제 맘대로 뜻을 붙일 겁니다) 즉, 위치의 변화량을 말합니다. 무슨 차이냐 싶겠지만, 그림으로 보는 게 더 이해가 쉬울 듯합니다.
▲ 이동거리와 변위① 이동거리와 변위 [단위:m]
이동거리 : 움직인 경로의 길이(스칼라, 방향x)
변위 : 위치 변화량(벡터, 방향o)
속력과 속도는 빠른 정도를 나타냅니다. 빠르기는 1초에 몇 m를 움직였냐를 비교하면 알 수 있습니다. 움직인 정도를 걸린 시간으로 나누면 1초에 몇 m를 움직였는지 알 수 있겠죠.
(ex. 6m를 2초에 움직였다면 1초에는 몇 m를 움직였나요? 6÷2=3, 3m)
따라서 속력(speed)과 속도(velocity)의 정의는 다음과 같습니다.
② 속력과 속도 [단위:m/s]
속력 = 이동거리 ÷ 걸린시간 (스칼라, 방향x)
속도 = 변위 ÷ 걸린시간 (벡터, 방향o)
▲ 우사인 볼트가 똑같은 거리 100m를 가장 짧은 시간에 달렸기 때문입니다. 스윙스는 물리학을 선택하지 않았나 봅니다.앞으로 물리량을 정의할 땐 아래와 같이 기호로 나타내고 단위를 함께 제시할 것입니다.
m/s는 m÷s, s분의 m을 간단하게 쓴 것입니다. 해석은 아래의 것부터 읽고 위의 것을 읽으면 됩니다. 즉, s(1초 동안) m(몇 미터) 움직였나? 라고 해석하면 됩니다. 이렇게 단위만 보고도 물리량이 무엇인지 짐작할 수 있습니다.
