여러 가지 힘

힘이란 무엇일까?

한 물체에 아래와 위와 옆에서 작용이 겹치면, 이름만 외워서는 어느 화살표를 어느 면에 붙일지 정할 수 없다. 아래로 당기는 쪽과 면으로 위로 받치는 쪽이 같이 있을 때, 어느 쪽이 면을 공유해야 하는지를 먼저 가려야 세기를 같은 그림에서 비교할 수 있다. 단위를 뉴턴(N)으로 맞추는 일도 그 비교를 위한 것이다. 화살표 읽기와 면의 공유 여부를 먼저 붙잡아 두어야, 나중에 평형인지 아닌지를 같은 기호로 판정할 수 있어요.

첫 그림 가운데에 상자가 있고, 아래·위·왼쪽·오른쪽으로 화살표가 상자 면에서 출발해 있다. 슬라이더 눈금은 1 N부터 10 N까지이며, 값을 올리면 네 화살표가 같은 비율로 길어지고 왼쪽 아래 숫자만 그 값으로 바뀐다. 둘째 그림은 가운데 점선으로 나뉘어 있고, 왼쪽은 바닥 막대 위 상자와 왼쪽으로 향한 화살표, 오른쪽은 위쪽 작은 원과 아래쪽 지구 사이에 점선이 이어져 있다. 둘째 그림에는 슬라이더가 없어 길이는 고정이고, 칸마다 적힌 문구도 그대로다.

접촉력과 비접촉력

아래로 당기는 작용을 손이 줄을 잡는 일과 같은 종류의 닿음으로 적는 오해가 흔하다. 빈 공간이 있어도 그 당김은 남으므로, 닿음 여부로만 가르면 아래를 향한 화살표를 붙일 자리가 없어진다. 힘에 방향이 없다고 보면 위쪽 화살표와 아래쪽 화살표가 같은 값이 되어 평형인지 가릴 수 없다. 짧은 화살표를 더 센 힘으로 읽는 버릇도, 길이가 세기를 나타낸다는 약속과 반대예요.

힘의 크기와 단위

시험 포인트 정리

여기서 익힌 화살표 자리와 면의 공유 여부는, 다음에 중력과 탄성력을 한 물체 위에 겹쳐 그릴 때 그대로 쓰인다. 두 화살표의 길이와 방향이 맞으면 멈추거나 고르게 가는 일이 그 그림에서 확인된다. 용수철저울로 세기를 재는 일도 같은 단위 N 위에서 이어져요. 면으로 받치는 작용과 떨어져도 남는 당김을 한 상자 위에 겹쳐 보는 일이 다음으로 이어지고, 작용점을 빠뜨리면 탄성력이 어느 면에 붙는지부터 다시 헤매게 된다.

예제와 단원평가

보기에 힘이 여러 개 나오면, 각 힘이 두 물체의 면을 공유해야 하는지만 먼저 한 줄로 적는다. 세기만 묻는 문항은 단위를 N으로 맞춘 뒤, 화살표 길이가 그 숫자를 나타내는지 그림과 대조한다. 작용점이 상자 어느 면에 붙어 있는지를 빠뜨리면 방향은 맞아도 붙일 자리가 틀린다. 답을 쓰기 전에 종류와 크기를 한 칸에 섞지 않았는지, 왼쪽 아래 눈금과 화살표 길이가 같은 숫자인지만 한 번 더 봐요.