¶ 지식 정보
| 해당 지식 | |
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¶ 힘
물체의 운동 상태나 모양을 변화시키는 원인으로, 크기와 방향 정보가 포함된 벡터이다.
기본 단위는 이며, 이다. 은 ‘뉴턴’으로 읽는다.
¶ 알짜힘(합력)
한 물체에 여러 힘이 작용할 때 물체에 작용하는 모든 힘을 합친 것이다. 힘은 벡터이기 때문에 벡터 합에 해당한다.
¶ 중력
지구가 물체를 끌어당기는 힘으로, 지평면의 수직 아래 방향으로 작용한다.
중력의 방향은 연직(실에 추를 달아 늘어뜨렸을 때 실이 나타내는 방향) 아래 방향이라고도 한다.
¶ 중력 예시
물체를 공중에 가만히 두면, 바닥(수평면)에 수직인 아래 방향으로 떨어진다.
¶ 수직 항력
맞닿아 있는 두 물체 사이의 접촉면에 수직으로 작용하는 힘이다.
¶ 수직 항력 예시
책상 위의 책은 중력이 작용함에도 불구하고, 책상과 책 사이에 작용하는 힘인 수직 항력에 의해 중력이 완전히 상쇄되어 정지해 있다.
책에 작용하는 힘만 나타내었다.
¶ 장력
실이나 줄이 팽팽할 때 줄이 연결된 방향으로 작용하는 힘이다.
¶ 장력의 특징
- 실이나 줄의 질량을 무시할 때, 실의 양쪽 끝에 연결된 물체에 작용하는 장력의 크기는 같다.
- 실에 연결된 물체에 작용하는 장력의 방향은 줄이 연결된 방향이다.
두 물체에 작용하는 힘 중 장력만 나타내었다.
$\mathrm{A}$에는 실이 위쪽으로 연결되어 있으므로 $\mathrm{A}$에 작용하는 장력의 방향은 위쪽 방향이며,
$\mathrm{B}$에는 실이 왼쪽으로 연결되어 있으므로 $\mathrm{B}$에 작용하는 장력의 방향은 왼쪽 방향이다.
¶ 장력 예시
빙판 위에서 스케이트보드를 타고 물체와 연결된 줄을 당기면,
물체가 당긴 방향으로 움직일 뿐만 아니라 나도 물체를 향해 움직인다.
¶ 힘의 기호 표기
힘을 기호로 표기할 때, 장력은 , 수직 항력은 으로 표기하며,
장력과 수직 항력 등을 포함하는 일반적인 힘은 주로 로 표기한다.
는 각각 장력, 수직 항력, 힘을 의미하는 영어 단어인
Tension, Normal force, Force의 앞글자를 따왔다.
¶ 적용 문항
¶ 1번 문항
정답: $5$
ㄱ. 중력은 지구가 물체를 끌어당기는 힘으로 연직 아래 방향으로 작용한다. (O)
ㄴ. 수직 항력은 맞닿아 있는 두 물체 사이에 수직으로 작용하는 힘으로 물체에는 연직 위 방향으로 수직 항력이 작용한다. (O)
ㄷ. 물체에 작용하는 중력과 수직 항력은 서로 완전히 상쇄되어 물체에 작용하는 알짜힘은 이다. (O)
따라서 정답은 번이다.
¶ 2번 문항
정답: $3$
ㄱ. 장력은 줄이 연결된 방향으로 작용하므로 에 작용하는 장력의 방향은 방향이다. (O)
ㄴ. 장력은 줄이 연결된 방향으로 작용하므로 에 작용하는 장력의 방향은 방향이다. 방향으로 작용하는 힘은 중력에 해당한다. (X)
ㄷ. 실의 양쪽 끝에 연결된 물체에 작용하는 장력의 크기는 같으므로 에 작용하는 장력의 크기는 에 작용하는 장력의 크기와 같다. (O)
따라서 정답은 번이다.