seegongsik
중학교 1학년 (12-13세)

힘의 합력과 평형

Resultant Force & Equilibrium

한 물체에 여러 힘이 동시에 작용하면, 그 힘들이 함께 내는 효과를 하나의 힘으로 바꿔 생각할 수 있는데 이것을 합력이라고 해요. 두 힘이 같은 방향이면 합력은 두 힘을 더한 크기이고, 반대 방향이면 큰 힘에서 작은 힘을 뺀 크기로 큰 힘 쪽을 향해요. 크기가 같은 두 힘이 반대 방향으로 작용하면 합력이 0이 되는데, 이때 두 힘이 평형을 이룬다고 해요. 평형을 이룬 물체는 멈춰 있던 것은 계속 멈춰 있고, 움직이던 것은 같은 빠르기로 곧게 계속 움직여요.

같은 방향의 두 힘

5 N
3 N
💡 합력이란
①여러 힘이 함께 내는 효과를 하나로 나타낸 힘을 합력이라 한다.
②두 힘이 같은 방향이면 합력은 두 힘의 크기를 더한 값이다.
③합력의 방향은 두 힘과 같은 방향이다.
④줄다리기에서 같은 편 두 사람이 함께 당기면 두 사람의 힘이 더해지는 것과 같다.

반대 방향의 두 힘

6 N
6 N
🔍 반대 방향 두 힘의 합력
①두 힘이 반대 방향이면 합력의 크기는 큰 힘에서 작은 힘을 뺀 값이다.
②합력의 방향은 큰 힘의 방향이다.
③두 힘의 크기가 같으면 합력은 0이 된다.
④줄다리기에서 두 편의 힘이 같으면 줄이 어느 쪽으로도 움직이지 않는다.

힘의 평형

힘의 평형 조건
합력 = 0 (두 힘의 크기가 같고 방향이 반대)
평형을 이룬 물체는 멈춰 있거나 같은 빠르기로 곧게 움직인다.
같은 방향 두 힘의 합력
F = F₁ + F₂
같은 방향의 두 힘은 크기가 더해진다.
반대 방향 두 힘의 합력
F = |F₁ − F₂|
반대 방향의 두 힘은 크기의 차가 합력의 크기가 된다.

시험 포인트 정리

핵심 정리
합력 = 0 → 평형 → 운동 상태가 바뀌지 않음
크기가 같고 방향이 반대인 두 힘이 작용하면 물체의 운동 상태는 변하지 않는다.
🎯 시험 포인트
①합력은 여러 힘을 하나로 합친 힘이다.
②같은 방향 두 힘의 합력은 F₁ + F₂다.
③반대 방향 두 힘의 합력은 |F₁ − F₂|이고, 방향은 큰 힘 쪽이다.
④평형은 합력이 0인 상태로, 두 힘의 크기가 같고 방향이 반대다.
⑤평형을 이룬 물체는 멈춰 있거나 같은 빠르기로 곧게 움직인다.

예제와 단원평가

예제 1
한 물체에 오른쪽으로 5 N, 왼쪽으로 3 N의 힘이 동시에 작용한다. 합력의 크기와 방향은?
1
반대 방향인 두 힘의 합력은 큰 힘에서 작은 힘을 뺀 크기이고, 방향은 큰 힘 쪽이다.
2
5 N − 3 N = 2 N이고, 방향은 더 큰 힘인 오른쪽이다.
▸ 2 N, 오른쪽
반대 방향 합력의 크기는 |F₁ − F₂|이고, 방향은 큰 힘 쪽이다.
예제 2
책상 위에 가만히 놓인 책에 중력 8 N이 작용한다. 책이 정지해 있을 때 책상이 책을 떠받치는 수직항력의 크기는?
1
책이 멈춰 있으므로 책에 작용하는 힘은 평형을 이루고, 합력은 0이다.
2
아래로 향하는 중력과 위로 향하는 수직항력의 크기가 같아야 하므로, 수직항력은 8 N이다.
▸ 8 N (위 방향)
멈춰 있는 책에서는 중력과 수직항력이 평형을 이룬다.
단원평가 유형
힘의 합력과 평형에 대한 설명으로 옳은 것은?
①같은 방향의 두 힘의 합력은 두 힘의 차이다
②힘이 평형을 이루면 합력은 0이다
③평형 상태의 물체는 반드시 정지해 있다
④반대 방향의 두 힘의 합력 방향은 작은 힘 쪽이다
⑤합력이 0이면 물체의 운동 상태가 계속 변한다
▸ ② 힘이 평형을 이루면 합력은 0이다
1
힘의 평형은 합력이 0인 상태이므로 ②가 옳다.
2
같은 방향 합력은 두 힘의 합이고(①), 평형 상태는 정지뿐 아니라 등속 직선 운동도 포함하며(③), 반대 방향 합력 방향은 큰 힘 쪽이고(④), 합력이 0이면 운동 상태가 변하지 않는다(⑤).
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