자유낙하 운동을 할 때, 물체의 속력이 증가된다고 하는데요 물체에 주는 힘의 양은 변하지 않는데 어떻게 속력이 증가할수 있는건가요?
안녕하세요
자유낙하 운동을 할 때,
물체의 속력이 증가된다고 하는데요 물체에 주는 힘의 양은 변하지 않는데
어떻게 속력이 증가할수 있는건가요?
안녕하세요.
자유낙하 운동에서 물체의 속력이 증가하는 이유를 이해하려면 뉴턴의 운동 법칙과 중력 가속도의 개념을 적용해야 합니다. 자유낙하 상태에서 물체에 작용하는 유일한 힘은 중력입니다. 중력에 의한 힘은 일정하므로 가속도도 일정합니다. 지구의 중력은 모든 물체에 대해 일정한 방향(지구 중심을 향해 아래쪽)과 크기로 작용합니다. 이 힘은 물체의 질량(m)과 중력 가속도(g, 약 9.81 m/s²)에 의해 결정됩니다. 따라서 중력에 의한 힘(F)은 F = mg로 표현됩니다.
뉴턴의 두 번째 법칙에 따르면, 가속도(a)는 힘을 질량으로 나눈 값입니다. 즉 a = F / m 입니다. 여기에서 F = mg 이므로, a = mg / m = g 가 됩니다. 이는 모든 물체가 중력의 영향을 받아 동일한 가속도로 떨어진다는 것을 의미합니다.
물체가 자유낙하할 때, 가속도가 일정하게 유지되므로 시간이 지남에 따라 속도는 지속적으로 증가합니다. 초기 속도가 0이라면, 시간 t 후의 속도 v는 v = gt로 계산됩니다. 즉, 떨어지는 시간이 길어질수록 속도는 계속 증가합니다.
중력이 일정하므로 작용하는 힘도 변하지 않지만, 가속도가 지속적으로 속력에 영향을 미치기 때문에 물체의 속력은 계속해서 증가하게 됩니다. 이는 공기 저항과 같은 다른 외부 요인이 없는 이상적인 상황에서 적용되는 설명입니다. 실제 상황에서는 공기 저항 등의 요소도 속력에 영향을 줄 수 있습니다.안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.
질문자님께서 힘과 속력의 관계를 약간 헷갈려하시는 것 같습니다.
F=ma 란 공식을 아실 것 이라 생각합니다. 한글로 쓰면 [힘
= 질량 x 가속력] 이란 뜻으로, 질량이 일정하다면 힘은 가속력과 같다는 의미입니다.
질문자님이 질문하신 내용을 다시 써보면
물체에 주는 가속력의 양이 변하지 않고 일정한데 속력이 왜 증가하냐라고 쓸 수 있습니다.
가속력이란 한자뜻을 풀이하면 속력을 더한다 라는 뜻입니다. 가속력이 일정하게 있기 때문에 속력이 계속 증가하는 것입니다.
혹시 그래도 헷갈려하실수도 있으니 더 쉬운 예를 들자면 장난감 자동차를 손으로 툭 건드리면 장난감이 움직일 것입니다. 움직이고 있는 장난감을 한번 더 같은 방향으로 툭 건드리면 더 속력이 빨라질 것입니다. 당연히 더 많이 반복 할수록 더 빨라지겠지요.
위의 예에서 툭 건드리는 것이 힘을 가하는(가속력을 주는) 것과 동일한 의미입니다. 더 여러번 또는 더 오랫동안 힘을 가할수록 속력은 더 빨라지게됩니다.
감사합니다.