Isaac Newton은 그의 세 가지 유명한 법칙에서 힘과 운동 사이의 연관성에 대해 가장 잘 설명했으며, 이에 대해 배우는 것은 물리학 학습의 중요한 부분입니다. 질량에 힘이 가해지면 어떤 일이 발생하는지 알려주고 힘의 핵심 개념도 정의합니다. 힘과 운동 사이의 관계를 이해하고 싶다면 뉴턴의 처음 두 법칙을 고려할 가장 중요한 법칙이며 이해하기 쉽습니다. 그들은 움직이는 것에서 움직이지 않는 것 또는 그 반대의 모든 변화에는 불균형 한 힘이 필요하며 운동량은 힘의 크기에 비례하고 물체의 질량에 반비례합니다.
TL; DR (너무 김; 읽지 않음)
힘이 없거나 유일한 힘이 완벽하게 균형을 이루면 물체는 가만히 있거나 정확히 같은 속도로 계속 움직입니다. 불균형 한 힘만이 물체의 속도를 0 (즉, 고정)에서 0 이상 (움직임)으로 변경하는 등 물체의 속도를 변경합니다.
뉴턴의 제 1 법칙: 불균형 힘과 운동
뉴턴의 첫 번째 법칙은 물체가 정지 상태 (움직이지 않음) 또는 "불균형"에 의해 작동되지 않는 한 정확히 동일한 속도와 정확히 동일한 방향 힘. 간단히 말해서, 무언가는 다른 무언가가 그것을 밀 때만 움직이고, 무언가가 그것을 밀면 사물이 멈추거나 방향을 바꾸거나 더 빨리 움직이기 시작한다고 말합니다.
"불균형 한 힘"의 의미를 이해하면이 법칙이 명확 해집니다. 두 개의 힘이 물체에 작용하면 하나는 왼쪽으로 밀고 다른 하나는 오른쪽으로 밀면 힘 중 하나가 다른 힘보다 큰 경우에만 움직입니다. 강도가 똑같은 경우 물체는 그대로 유지됩니다.
이것을 상상하는 한 가지 방법은 양쪽에 가중치가있는 저울 세트에 대해 생각하는 것입니다. 무게는 중력에 의해 당겨지고 있으며, 중력이 무게를 당기는 데 영향을 미치는 유일한 것은 질량이 얼마나 되는가입니다. 양쪽에 같은 양의 질량이 있으면 스케일은 그대로 유지됩니다. 저울은 말 그대로 질량 측면에서 불균형 한 경우에만 움직입니다. 질량의 차이는 저울의 양쪽에 작용하는 힘이 균형이 맞지 않아 저울이 움직인다는 것을 의미합니다.
같은 속도로 일정한 움직임을 상상하는 것은 일상 생활에서 이런 일이 발생하지 않기 때문에 더 어렵습니다. 완벽하게 매끄러운 (마찰없는) 표면에 장난감 자동차가 있고 방에 공기가 없으면 어떻게 될지 생각해보십시오. 위에서 설명한 것처럼 차를 밀지 않으면 차가 움직이지 않습니다. 하지만 푸시 후에는 어떻게됩니까? 속도를 늦추는 표면과 마찰이없고 속도를 늦출 수있는 공기가 없습니다. 표면은 중력의 균형을 맞추고 (뉴턴의 제 3 법칙과 관련된 "정상 반응"이라고 함) 왼쪽이나 오른쪽에서 작용하는 힘이 없습니다. 이 상황에서 자동차는 표면을 따라 같은 속도로 계속 주행합니다. 표면이 무한히 길면 자동차는 그 속도로 영원히 계속 움직일 것입니다.
뉴턴의 제 2 법칙: 힘이란?
뉴턴의 두 번째 법칙은 힘의 개념을 정의합니다. 물체에 가해지는 힘은 질량에 힘이 유발하는 가속도를 곱한 것과 같습니다. 기호에서 이것은 다음과 같습니다.
F = ma
힘의 단위는 뉴턴입니다 – 그것을 정의한 사람을 인정하기 위해 – 이것은 초당 킬로그램-미터 제곱 (kg m / s2). 질량이 1kg이고 매초 1m / s 씩 가속하려면 1N의 힘을 적용해야합니다.
다음과 같은 방식으로 뉴턴의 법칙을 작성하면 힘과 운동 사이의 연결을 명확히하는 데 도움이됩니다.
왼쪽의 가속은 무언가가 얼마나 많이 움직이고 있는지 알려줍니다. 오른쪽은 물체의 질량이 같을 때 더 큰 힘이 더 많은 운동으로 이어진다는 것을 보여줍니다. 특정 힘이 적용되는 경우이 방정식은 가속도가 이동하려는 질량에 따라 달라짐을 보여줍니다. 크고 무거운 물체는 같은 크기의 밀기를받는 작고 가벼운 물체보다 덜 움직입니다. 축구 공을 차면 같은 강도의 볼링 공을 차는 것보다 훨씬 더 많이 움직입니다.