물리2 원운동의 관성력부분 의 문제

물체의 운동변화의 원인으로서의 힘과 상대운동에 대한 이해가 필요한 문제입니다.

물체는 정지상태이건, 운동상태이건 힘이 작용하지 않으면, 운동상태가 변하지 않습니다. 이를 뉴턴의 운동1법칙 또는 관성의 법칙이라고 부릅니다.

그런데, 물체에 힘이 작용하면 물체의 운동상태는 변하게 됩니다. 정지중인 물체가 움직이거나 움직이는 물체의 속력과 방향이 변하게 됩니다. 이를 뉴턴의 운동2법칙 가속도의 법칙이라고 부릅니다. 이를 가속도의 법칙이라고 부르는 것은 물체의 속력과 방향이 변하는 정도를 나타내는 물리량이 가속도이기 때문입니다.  즉, 힘이 작용하는 속력과 방향이 변한다는 것은 가속도가 생긴다는 의미와 같습니다.

상대운동이란 물체의 운동과 관측자의 운동을 비교하는 것입니다. 문제에 등장하는 경우만 비교해 본다면, 

관측자와 물체가 모두 같은 방향으로 같은 속력을 가진다면, 관측자의 눈에 물체는 정지상태로 보이게 됩니다.

문제로 들어가 봅니다.  이 문제를 풀때는 수평방향의 운동과 수직방향의 운동을 구분하여 보아야 합니다.

<1> 수평방향 운동

배가 수평방향으로 등속운동 중일 때, 배에 타고 정지중인 모든 물체도 역시 배와 같은 속력으로 등속운동을 하고 있는 것입니다. 따라서 처음에 관측자가 배의 꼭대기에서 물체를 잡고 있을 때 물체와 관측자 모두 수평방향으로 같은 속력 같은 방향으로 운동하기 때문에 정지상태로 보이게 됩니다.

배, 물체, 관측자  모두 상대속도가 같은 경우로 정지상태와 전혀 구분이 되지 않습니다.

이 경우 물체를 답고 있던 손을 놓더라도 수평방향으로 작용하는 힘은 전혀 없기 때문에 아무것도 수평방향으로의 속도가 변하지 않습니다. 따라서 수평방향으로는 항상 정지상태로 관측이 됩니다. 물체가 떨어지는 동안 수평방향으로 힘이 작용하지 않는 다는 것은 배, 물체, 관측자의 속도가 계속 같은 상태가 되고 서로의 상대적인 위치도 변하지 않게 되는 것입니다.

<2> 수직방향운동

처음에 관측자가 손을 잡고 있을 때 물체는 수직방향으로는 정지상태가 됩니다. 이는 관측자가 배 밖에 있더라도 마찬가지 입니다. 관측자가 손을 놓으면, 수직방향으로 중력이라는 힘이 작용하게 되므로 정지중이던 물체는 아래로 가속되어 떨어지게 됩니다.  따라서 배를 타고 있던 타지 않고 있던 수직방향으로 물체의 운동은 자유낙하(등가속도운동)이 됩니다.

이 둘을 정리하면, 배를 타고 있는 관측자가 손에 잡고 있던 물체를 놓으면, 수평방향으로 상대속도가 0이므로 전혀 운동의 변화를 느끼지 못하고 정지상태로 느끼게 되고, 수직방향으로는 자유낙하하는 것을 관측하게 됩니다.

모든 물체는 관성이라는 성질을 가지고 있죠? 원래의 상태를 유지하려는

그래서 배위에서도 같은거죠 등속도 운동을 하면 그 공도 그 만큼 v의 속력을 가지고 운동하는거죠

아니면 그전에 이미 떨어졌겠죠 ? ㅎㅎ

배가 v로 움직이고 공의 속도가 없었다면 말이에요

배위의 모든 물체가 v의 속력으로 이동하고 있는거죠

그 공을 들었다놔도 계속 v의 속력으로 이동하는거나 마찬가지니깐 배위로 떨어지겠죠

버스에서도 돈을 떨어뜨렸을 때 돈이 한참멀리 떨어지는거는 아니잖아요

하지만 만약에 등속운동이아니라 가속운동이라면 달라지겠죠

가속이면 관성력 때문에 반대방향으로 그 물체에도 가속도가 생기죠

차가 갑자기 출발하거나 멈출때 몸이 움직이는 것처럼말이죠

이게 정확함 답변이였으면 좋겠네요.ㅋ