물1 가속하는 차의 마찰력

Question

수업시간에 선생님이 가속하는 차의 마찰력은 운동방향(가속되는 방향)과 방향이 같다고 했습니다...
이게 말이되는건가요?
선생님의 논리는,
차가 가속하려면 힘이 있어야 하는데 마찰력이 운동방향쪽으로 작용해서 마찰력의 힘으로 가속한다고 합니다..
근데 차는 내부의 동력에의해 자기가 알아서 가속하는거 아닌가요??
도저히 이해가안되네요..
마찰력부분을 다시 해야 하나요 ㅜㅜ??

ttree · Accepted Answer

지면과 바퀴사이의 마찰력이 없다면 차가 앞으로 나갈 수 있을까요?

바퀴는 헛바퀴만 돌겠죠?

마찬가지로 사람도 발과 지면사이의 마찰력이 없다면 사람은 문워크의 달인이 될겁니다

나카렌 · Answer

흐음. 제가 확실하게 알고 있는 것인지는 모르겠지만, 아는 범위 내에서 이야기해 보도록 하겠습니다.

내부의 동력에 의해, 바퀴가 점점 더 빠르게 회전하고 있는 상태를 생각해 봅시다. 이제 조금 특수한 상황, 자동차가 공중에 떠 있는 상태를 가정해 보겠습니다.(또는 무언가를 이용해서 들어올린 경우) 이 경우에도 바퀴는 점점 더 빠르게 돌아가겠지만, 자동차 전체는 제자리에 있을 겁니다. 반면, 자동차가 땅과 접촉하고 있다면, 바퀴가 점점 더 빠르게 돌아가는 것과 동시에 자동차 전체가 앞으로 움직이는 것을 볼 수 있을 겁니다.

차이는 무엇일까요? 땅과 접촉하고 있느냐의 여부입니다. 땅과 접촉하고 있다는 것 때문에 자동차 전체가 앞으로 가속될 수 있다는 것입니다. 이는, 접촉하고 있다는 것으로 인한 어떤 힘이 자동차 전체를 가속하고 있다는 것이라고도 볼 수 있습니다. 접촉과 관련된 힘은 수직 항력과 마찰력이 있고 수직 항력은 이러한 영향을 행사하지 못하니까, 자동차 전체를 가속하는 힘은 마찰력일 수밖에 없습니다.

정리하면, 내부의 동력은 자동차의 바퀴를 점점 더 빠르게 회전시키는 것이고, 마찰력은 자동차 전체를 가속시키는 역할을 하고 있다는 겁니다.

그러면, 자동차에 시동이 걸리지 않은 상태에서 자동차를 사람이 밀어서 굴러가고 있는 경우는 어떻게 될까요? 사람이 밀고 있으니까, 자동차 전체가 앞으로 가속하고 있는 것으로 볼 수 있습니다. 그러면 당연히 자동차의 바퀴도 점점 빠르게 회전하고 있을 겁니다. 그러면 바퀴의 회전을 점점 더 빠르게 한 원인을 생각할 수 있습니다. 이 때 자동차의 동력이 없으니까, 그 역할을 할 수 있는 것은 마찰력밖에 없습니다. 그런데, 바퀴의 회전 방향을 생각해 보면, 이 경우에는 마찰력의 방향이 운동 방향의 반대 방향이라는 것을 알 수 있습니다.

이 경우는 사람이 밖에서 밀어 주는 힘은 자동차 자체를 가속시키는 힘이고, 마찰력은 바퀴를 점점 더 빠르게 회전시키는 힘이 되는 것입니다.

물체 전체가 어떻게 움직이는가와, 물체의 일부분이 어떻게 회전하는가는 서로 다른 이야기입니다.(물론, 둘 사이에 관련이 있기도 합니다. 미끄러지지 않고 굴러갈 때, 특별한 관계가 존재합니다) 이 때, 마찰력이 어느 측면에 기여하는가가 이 질문의 핵심이라고 할 수 있습니다.

원래, 고등학교 물리에서는 '회전'이나 '굴러감'은 다루지 않지만, 최근에 개정된 물리 교육과정에서는 다루고 있습니다. 따라서, 이 교육과정 하에서 공부한다면 제 댓글을 찬찬히 읽어보고 내용과 맥략을 잘 생각해 보면 되고, 그렇지 않다면 한번 읽어보고 궁금했던 점을 해소하는 정도면 됩니다. 아마, 대학교에서 물리를 공부하게 되면 좀 더 체계적으로 배울 수 있을 것입니다.

나카렌 · Answer

흐음. 제가 확실하게 알고 있는 것인지는 모르겠지만, 아는 범위 내에서 이야기해 보도록 하겠습니다.

내부의 동력에 의해, 바퀴가 점점 더 빠르게 회전하고 있는 상태를 생각해 봅시다. 이제 조금 특수한 상황, 자동차가 공중에 떠 있는 상태를 가정해 보겠습니다.(또는 무언가를 이용해서 들어올린 경우) 이 경우에도 바퀴는 점점 더 빠르게 돌아가겠지만, 자동차 전체는 제자리에 있을 겁니다. 반면, 자동차가 땅과 접촉하고 있다면, 바퀴가 점점 더 빠르게 돌아가는 것과 동시에 자동차 전체가 앞으로 움직이는 것을 볼 수 있을 겁니다.

차이는 무엇일까요? 땅과 접촉하고 있느냐의 여부입니다. 땅과 접촉하고 있다는 것 때문에 자동차 전체가 앞으로 가속될 수 있다는 것입니다. 이는, 접촉하고 있다는 것으로 인한 어떤 힘이 자동차 전체를 가속하고 있다는 것이라고도 볼 수 있습니다. 접촉과 관련된 힘은 수직 항력과 마찰력이 있고 수직 항력은 이러한 영향을 행사하지 못하니까, 자동차 전체를 가속하는 힘은 마찰력일 수밖에 없습니다.

정리하면, 내부의 동력은 자동차의 바퀴를 점점 더 빠르게 회전시키는 것이고, 마찰력은 자동차 전체를 가속시키는 역할을 하고 있다는 겁니다.

그러면, 자동차에 시동이 걸리지 않은 상태에서 자동차를 사람이 밀어서 굴러가고 있는 경우는 어떻게 될까요? 사람이 밀고 있으니까, 자동차 전체가 앞으로 가속하고 있는 것으로 볼 수 있습니다. 그러면 당연히 자동차의 바퀴도 점점 빠르게 회전하고 있을 겁니다. 그러면 바퀴의 회전을 점점 더 빠르게 한 원인을 생각할 수 있습니다. 이 때 자동차의 동력이 없으니까, 그 역할을 할 수 있는 것은 마찰력밖에 없습니다. 그런데, 바퀴의 회전 방향을 생각해 보면, 이 경우에는 마찰력의 방향이 운동 방향의 반대 방향이라는 것을 알 수 있습니다.

이 경우는 사람이 밖에서 밀어 주는 힘은 자동차 자체를 가속시키는 힘이고, 마찰력은 바퀴를 점점 더 빠르게 회전시키는 힘이 되는 것입니다.

물체 전체가 어떻게 움직이는가와, 물체의 일부분이 어떻게 회전하는가는 서로 다른 이야기입니다.(물론, 둘 사이에 관련이 있기도 합니다. 미끄러지지 않고 굴러갈 때, 특별한 관계가 존재합니다) 이 때, 마찰력이 어느 측면에 기여하는가가 이 질문의 핵심이라고 할 수 있습니다.

원래, 고등학교 물리에서는 '회전'이나 '굴러감'은 다루지 않지만, 최근에 개정된 물리 교육과정에서는 다루고 있습니다. 따라서, 이 교육과정 하에서 공부한다면 제 댓글을 찬찬히 읽어보고 내용과 맥략을 잘 생각해 보면 되고, 그렇지 않다면 한번 읽어보고 궁금했던 점을 해소하는 정도면 됩니다. 아마, 대학교에서 물리를 공부하게 되면 좀 더 체계적으로 배울 수 있을 것입니다.

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