01. 단순한 수학으로 속력, 속도, 가속도를 구하자.

<네모 속의 물리학>

단순한 수학을 이용해 속력과 속도와 가속도를 구할 수 있다.

많은 물체가 던져지거나 떨어뜨려지거나, 또는 다른 방법으로 우주 그리고 우리 가까이에서 돌아다닌다. 우리는 이러한 움직임을 다음 세 개의 주요 용어로 설명할 수 있다.

속력이란 단순히 시간에 대한 물체의 위치 변화를 의미한다. 자동차의 속력은 시간당 킬로미터 혹은 마일(km/miles per hour)로 주어진다. 자동차의 속력을 계산하려면 이동한 거리를 시간으로 나누어주기만 하면 된다.

속도는 특정한 방향에서의 속력을 말한다. 속도는 곧 벡터량으로 크기와 방향을 모두 갖는다. 이 개념은 상대속도를 구하는 데 유용하다. 예를 들어 48km/h(30mph)로 달리는 한 대의 자동차가 32km/h(20mph)로 달리는 다른 자동차와 정면으로 충돌했다면, 상대속도는 48+32=80km/h(50mph)이다. 바로 이런 이유로 정면충돌은 치명적이다.

가속도는 속도의 변화율이다. 즉 속도가 초당 얼마나 빠르게 증가하는지를 말해준다(또는 물체가 감속한다면 얼마나 빠르게 줄어드는지를 말해준다). 단위는 보통 m/s/s 또는 m/s²으로 주어진다.

속력과 가속도를 어떻게 계산하는지를 알면 메달을 놓고 경쟁하는 서로 다른 자동차나 운동선수에 대해 의미 있는 비교를 할 수 있다.


속도 나타내기

운동은 종종 그래프로 나타낼 수 있다. 우주로 쏘아 올린 로켓의 속도를 단순한 그래프로 나타내면 가속도와 총 이동거리(노란색으로 칠한 부분)의 비율도 알 수 있다.

로켓이 중력에 의해 지구 쪽으로 잡아당겨지는 힘을 극복하려면 초당 11.2km(7마일)의 탈출속도(로켓이 지구 중력권을 벗어나기 위한 최소한의 속도)에 도달해야 한다.