정역학
마찰: 미끄러짐에 맞서 스스로 조절되는 힘
마찰은 자기조절 저항 F ≤ μs N, 미끄러짐 직전 μs N, 운동 μk N, 경사면 tan θ = μs, 마찰각 φ
마찰은 면이 미끄러짐에 맞서 일으키는 힘이고, 물체를 미는 힘에 맞춰 스스로 크기를 바꿔요. 단, 한계까지만요. F ≤ μs N. 그 한계를 넘으면 물체가 풀려나 미끄러져요.
미는 힘을 끌어 보세요. 마찰력이 조용히 그만큼 커지며 블록을 붙잡아요. 스스로 조절되는 거죠. 미는 힘이 μs N을 넘어서야 비로소 블록이 미끄러져요.
그 한계는 Fmax = μs N으로, 면을 맞누르는 수직항력이 정해요. 짐을 더 얹으면 면이 더 버틸 수 있어요. 수직항력을 끌어 보세요.
정지 마찰은 μs N까지 올라갈 수 있어요. 일단 미끄러지기 시작하면, 더 작은 운동 마찰값 μk N으로 떨어져요. 그 갑작스러운 하락이 붙어 있던 물체가 풀릴 때 느끼는 덜컥임이에요. 토글해 봐요.
경사면을 기울여 보세요. 블록은 기울기가 tan θ = μs인 각도에 이를 때까지 버티다가 미끄러져요. 그 각도는 무게와 전혀 상관없어요. 각도를 끌어 보세요.
그 뒤에는 마찰각 φ가 있어요. tan φ = μs인 각이죠. 접촉면의 전체 반력 — 수직항력에 마찰을 더한 — 은 면의 법선에서 최대 φ까지만 기울 수 있어요. 그 기울기에 도달하면 미끄러짐이 시작돼요. μs를 끌어 보세요.
빠른 적용건마찰은 면이 미끄러짐에 맞서 스스로 조절하는 저항이에요. 정지 상태에선 가해진 힘과 정확히 같아지며, F ≤ μs N까지만 올라가요. 미끄러지기 직전엔 μs N과 같고, 일단 움직이면 더 작은 운동값 μk N으로 가라앉아요. 한계가 수직항력에 비례하니, 경사면 위 블록은 정확히 tan θ = μs일 때 미끄러져요. 무게와 무관하게요. 그게 접촉 반력이 법선에서 가장 멀리 기우는 마찰각 φ예요. 평형, 자유물체도, 구조물, 도심, 2차 모멘트, 그리고 이제 마찰까지 손에 쥐었으니, 마지막 조각은 하중을 받는 부재 속으로 들어가 내부의 힘을 읽어요.
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