뉴턴의 운동법칙은 힘이 없을 때 운동 상태가 유지되는 관성, 알짜힘이 질량 곱하기 가속도로 나타나는 관계, 그리고 서로 다른 물체 사이에 크기가 같고 방향이 반대인 작용·반작용을 설명해요.
버스가 급정거할 때 몸이 앞으로 쏠리거나 벽을 밀면 벽도 나를 미는 것이 바로 그 예예요.
F = ma에서 F는 알짜힘이고, 질량이 클수록 같은 힘으로 가속하기 어려워요.
질량과 힘을 바꾸면 가속도가 어떻게 변하는지 보여요.
세 가지 운동법칙의 직관
🍎 뉴턴의 3법칙 한눈에
①제1법칙(관성): 알짜힘이 없으면 운동 상태가 변하지 않는다. 버스 급정거 시 몸이 앞으로 쏠리는 이유
②제2법칙(가속도): F = ma. 알짜힘이 클수록, 질량이 작을수록 가속도가 크다
③제3법칙(작용-반작용): 내가 벽을 밀면 벽도 나를 같은 크기로 민다
F = ma 시각화
5 kg
20 N
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물체에 힘을 가했을 때 가속도가 변하는 모습, F=ma 관계 시각화
💡 관찰 포인트
①힘(F)을 키우면 가속도(a)가 비례하여 증가합니다
②질량(m)을 키우면 같은 힘에서도 가속도가 줄어듭니다
③질량은 운동 변화에 대한 저항 = 관성의 크기입니다
뉴턴 제2법칙 공식
뉴턴 제2법칙
F = ma
힘(N) = 질량(kg) x 가속도(m/s²)
가속도 변환
a = Fm
가속도는 힘에 비례, 질량에 반비례
단위: 뉴턴(N)
1 N = 1 kg · m/s²
1 kg 물체를 1 m/s² 가속하는 데 필요한 힘
작용-반작용 법칙
🤝 제3법칙: 작용과 반작용
①내가 책상을 누르면 책상도 나를 같은 크기로 밀어 올립니다
②로켓이 가스를 뒤로 밀면 가스가 로켓을 앞으로 밉니다
③작용-반작용은 서로 다른 물체에 작용 → 상쇄되지 않습니다!
④제3법칙은 글. 그림은 F = ma만
예제로 익히기
예제 1
질량 4 kg인 물체에 12 N의 알짜힘이 작용한다. 가속도는?
1
뉴턴 제2법칙 F = ma에서 a = F/m.
a = Fm
2
F = 12 N, m = 4 kg를 대입한다.
a = 124 = 3 m/s2
▸ 3 m/s²
F = ma는 가속도 a = F/m로 변형. 힘이 클수록, 질량이 작을수록 가속도가 크다.
예제 2
질량 2 kg인 물체에 10 N의 힘을 가하지만 4 N의 마찰력이 반대로 작용한다. 가속도는?
1
F = ma의 F는 알짜힘. 마찰력을 먼저 뺀다.
Fnet = 10 − 4 = 6 N
2
a = Fnet/m를 계산한다.
a = 62 = 3 m/s2
▸ 3 m/s²
F = ma의 F는 항상 알짜힘(합력). 반대 방향 힘(마찰 등)을 먼저 빼고 대입한다.
총정리
뉴턴 운동법칙 핵심
Fnet = ma (알짜힘 = 질량 × 가속도)
제1법칙: F=0→등속/정지, 제2법칙: F=ma, 제3법칙: F₁₂=-F₂₁
수능 유형 변형
매끄러운 바닥에서 질량 3 kg과 2 kg인 두 물체가 끈으로 연결되어 10 N의 힘으로 끌린다. 두 물체의 가속도는?