힘의 효과 힘의 3요소 힘의 합성 힘의 평형 조건

힘의 효과 힘의 3요소 힘의 합성 힘의 평형 조건 

두 물체 사이의 상호작용이나 한 물체와 주위 환경 사이의 상호작용으로 물체의 운동상태나 모양, 운동 방향, 빠르기를 변화시키는 원인을 힘이라고 합니다.

 

힘의 효과

힘의 세기가 클수록 물체의 모양, 운동 방향, 빠르기의 변화가 큽니다.

모양 변화	운동상태 변화(방향, 속력변화)	모양과 상태 모두 변화
종이를 찢는다 유리를 깨뜨린다. 풍선을 터트린다. 찰흙을 짖누른다.	볼링공으로 핀을 친다. 당구공으로 다른 당구공을 친다. 정지된 나무 도막을 민다. 움직이던 쇠구슬을 멈춘다.	축구공을 발로 찬다. 테니스라켓을 이용해 공을 친다. 야구 배트로 야구공을 때린다. 풍선을 손으로 친다. 배구공을 친다.

일반적으로 모양과 운동상태가 동시에 변하는 경우는 치거나 차거나 때리는 경우가 대부분입니다.

 

힘의 단위

N(뉴턴) , kgf(킬로그램힘)을 사용하며 질량이 1kg인 물체에 작용하는 중력의 크기로 무게와 같은 개념입니다.

1kgf = 9.8N

 

힘의 표시(힘의 3요소)

 

힘의 3요소는 힘의 크기, 방향, 작용점으로 이는 화살표를 이용하여 표시합니다.

• 힘의 크기 : 화살표의 길이로 작용한 힘의 크기에 따라 모양, 상태 변화의 크기가 달라진다
• 힘의 방향 : 화살표의 방향과 일치
• 힘의 작용점 : 화살표의 출발점으로 작용하는 위치에 따라 힘의 효과는 달라집니다. 예를 들어 세워진 나무 도막을 윗부분을 밀면 나무도막이 넘어지고 중간부분을 밀면 나무도막이 움직이면서 서로 다른 효과가 나타납니다.

 

힘의 합성

한 물체에 여러 힘이 동시에 작용할때 그 모든 힘과 같은 효과를 내는 하나의 힘을 구하는 것을 힘의 합성이라고 하며 그 합성된 힘을 힘의 합력이라고 합니다.

▶일직선상에서 같은 방향으로 힘이 작용할때 

 

 

▶일직선상에서 서로 다른 방향으로 힘이 작용할때

▶나란하지 않은 방향으로 작용하는 힘의 합력 구하기

평행사변형법

두 힘을 각각의 변으로 평행사변형을 그려 대각선의 방향이 힘의 방향, 대각선의 길이가 힘의 크기가 됩니다.

 

삼각형법

F1를 기준으로 F2의 작용점을 F1의 화살표의 끝으로 평행이동시켜가면서 차례대로 이동시켰을때 F1의 작용점에서 마지막 이동시킨 힘의 화살표 끝을 연결한 화살표가 힘의 방향과 힘의 크기가 됩니다.

 

힘의 평형

평형상태라는 것은 어느쪽으로도 치우치지 않고 움직임이 없는 상태를 말합니다. 예를 들어 열은 고온에서 저온으로 움직이게 되는데 방안의 온도가 고온, 거실의 온도가 저온일때 문을 열어 두게 되면 방안의 온도는 내려가고 거실의 온도는 상승하게 되어 어느 순간 온도가 같아지게 되면 더 이상 열의 이동이 없게 되는데 이때를 열의 평형 상태라고 합니다.

 

마찬가지로 힘의 평형이라는 것은 서로 같은 힘이 다른 방항으로 작용해서 더 이상 움직임이 없는 상태를 일컫는 말입니다.

 

평형 조건

• 두 힘의 크기가 서로 같아야 한다
• 두 힘의 방향이 서로 정반대 방향이어야 한다.
• 두 힘의 동일 작용선상에 있어야 한다.

두 힘이 동일선상(작용선)이 아니게 되면 물체는 회전하게 되어 움직임이 발생해 평형 상태가 되지 않습니다.