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에라둔 [568834] · MS 2015 (수정됨) · 쪽지

2016-06-29 16:04:19
조회수 10,990

[에라둔] 물리1 역학을 위한 해법 - 1편 (힘의 단위와 종류)

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글을 읽기전에

- 기본 개념부터 다루지만 작성자의 능력부족으로 인해 짤을 자세히 못만들어서 큼직한 내용단위로 다루므로
기본 개념을 미리 예습하시길 바랍니다.
- 이 게시글의 짤은 작성자의 의지와는 달리 발퀄입니다.
- 이 게시글 작성자는 한석원 선생님과 이명학 선생님을 좋아합니다.



여러분 안녕하십니깐석원입니다.

에 오늘은~ 돌.림.힘 이후로 첫! 수업인데 오늘은 물리1 첫파트!

역학에 대해서 자세히 배워볼거란 말이지.



아니 선생님! 도대체 왜 첫수업때 맨 마지막 단원을 공부하십니까!
미치신거 아닙니까!


맞아! 난 미친 강사야! 


바로 [물.리] 에! 미친 강사다 이말이지. 됐죵? 자 그럼 1단원을 보자.


있잖아 선생님은 머리털이 없어도 힘이 세. 뭐라고?


[깊은 생각]을 지닌 강한 남자다. 그래서 선생님은 물건을 잘 옮긴다

아니 그럼 어쩌라는 겁니까 선생님! 가 아니고 물리적으로 생각해보자는 말이지.


선생님이 m kg 짜리 물체를 옮기려면 어떻게 해야되죵?
뭐긴! 빵! 빵! 하고 힘을 줘서 옮겨야지!


즉!, 이렇게 힘 F를 주면 요 질량 mkg짜리 물체는 서서히, 점점 빠르게 운동할거란 말이지.

이 에프., 요게 뭐뭐뭐 뭐라고?? 포스(Force) 의 약자란 말이지.



아니 선생님 포스라면 선생님의 머리에서 느껴지는 그 포스말이십니까?



가! 아니라 힘! 힘의 첫글자를 따서 F란 말이지 됐죵?

즉, 이 물체는 점점 속력이 일정하게 증가하는 등가속도 운동을 할것이다


그리고 관찰을 해봤더니 힘을 두배로, 증가시키면 가속도가 두배가 되는 반면

질량을 두배로 증가시키면 가속도는 절반이 되더라는

이걸 뭐무뭐 뭐라 깔끔하게 정리를 해보고 싶다...

즉, [가속도는 질량엔 반비례, 힘에는 비례한다] 이말이지.

따라서 F=ma 라는거다.


띠용? 선생님 질문 있습니다.
m의 단의는 kg이고 a의 단위는 m/s^2인거같은데 저 망할놈의 F의 단위는 뭡니까?


아주 정확히 집었다. 여러분들중 힘의 단위 이거만 보고 아십니까?

네! 저는 힘의단위를...


닥치라


몰.라. 아직까지 필기한것만으로는 책을 뒤져봐도 알수가 없다는 것이 자명타.

즉! 우리는 힘에대해 단위를 [정의]를 해야한다.


그래서 1kg 물체를 1m/s^2으로 가속시키는데 필요한 힘을!
우리는 1N(뉴턴)이라고 정의하도록 한다. 됐죵?

그리고 우리는 항상 중력을 받고있다. 중력이 뭐죵?


내가 너를 이렇게 끌어 당당당당 당기는힘?

아니 선생님 미치셨습니까? 왜 저를 이렇게 유혹해서 끌어 당기십니까?


가! 아니고, 나 말고도 지.구.가 너를 항상 아래로 당기고 있다 이말이지.

그 중력! 때문에 물체가 떨어지는 거다. 이해 가죵?

그런데, 그 중력이라는 놈의 크기가 궁금해서

내가 예전에 한번 구해봤어.


다시 말하지만 선생님은 힘이 정말 세! 뭐뭐뭐 뭐라공? 힘이 굉장히 세.
어른 정도는 던져버릴수 있단말이지.


그래서 내가 이명학 선생님을 계속 떤져봤어.

진공 상태인 공간에서 뚱뚱할때도 던져보고 살빠졌을때도 계속 떤져봤는데


이 뭔가 이상해.

질량에 관계없이 가속도가 약 9.8m/s^2으로 항상 일정하게 나왔다라는 거지.

그래서 난 이 가속도를 g라고 놓고 위 식에다 넣어보려고... 당당당당 넣어 봤는데



띠용? 중력 F는 질량 m에 관계없이 일정한 가속도 g를 유지한다는거지.

따라서 F 중력=mg 라는 결론이 나온다. 됐죵?

그럼 하나만 더 생각해보자.


선생님도 중력 mg를 받으면 아래로 땅을 파고 들어가야 하는데 안들어가고있는데 이상하지 않나?

왜 안떨어질까... 왜 a가 0일까... 즉, 누군가가 mg로 날 밀어준다는거지. 누가??


바로 이 [바닥]이 나를 떠받쳐주고 있다는 것이지.

즉, 바닥이 나를 위로 mg만큼 받쳐준다는 것이고 이를 우리는 수직 항력이라고 한다.

따라서... 우리가 체중계 위에 올라갔을때 측정되는 [힘의크기]가 바로 수직항력의 크기이다.


그리고 이건 비밀인데 선생님은 이명학선생님을 던지기만 하지 않았어.

네? 선생님 던지는것도 몰라서 다른것도 하셨습니까? 뭐하셨습니까?


온몸을 밧줄로 묶어서 매달아봤어. 그럼 중력때문에 떨어져야 하는데 안떨어졌어.

왜 안떨어졌을까? 중력과 다른힘을 합했더니 0이기 때문인것이지.

왜 0일까?


바로 밧줄이 이명학 선생님을 위로 당겨주었기 때문이지.

이러한 힘을 우리는 장력이라고 한다. 그리고, 용수철저울에 매달았을때 측정되는 힘의 크기가 바로 장력의 크기지.


여기 까지 모두 이해했다면 아주 자랑스럽고 사랑스런 제자다.

예제문항을 한번 풀어보도록 하자.


두 그림에서 가속도와 장력을 각각 구해보자.

첫그림은 B의 중력 mg때문에 질량 2m짜리 질량이 움직이므로 가속도는 mg/2m=g/2가 된다.

즉! A가 받는 힘은 mg/2가 되는데 A가 운동방향으로 받는 힘은 장력 하나뿐이므로 장력의 크기가 mg/2가 된다.

오른쪽은 c가 시계방향으로, A가 반시계 방향으로 당겨주므로 (c-m)g 때문에 m+c가 운동하고!

힘/질량=(c-m)g/(c+m)=g/2, 2c-2m=c+m이고 c=3m이라는 말이지

그리고 A가 받는 알짜힘은 장력-mg이고 이 값이 mg/2이므로 장력은 3mg/2가 된다.


여기까지는 아주 쉽죵?

다음 시간때는 일의 정의, 그리고 역학적 에너지에 대해서 설명하도록 하겠습니다

여기까지 깐석원이였습니다.

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에라둔 [568834]

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