알짜힘에 의한 운동 예측

빗면과 경사력 상황에서 힘을 분해하고 F = ma 로 운동을 예측합니다.

핵심 원리

물체에 작용하는 여러 힘을 벡터 합성하여 알짜힘을 구하고, F = ma로 가속도를 예측합니다. 빗면 위 물체의 가속도는 마찰이 없을 때 a = gsinθ, 마찰이 있을 때 a = g(sinθ - μcosθ)입니다.

탐구 질문

• 빗면 경사각을 크게 하면 물체의 가속도는 어떻게 변하나요?
• 마찰 계수가 tanθ와 같을 때 물체는 어떤 운동을 하나요?
• 수평면 위의 물체에 비스듬히 힘을 가할 때 수직 항력이 mg보다 작아지는 까닭은 무엇인가요?

실생활 예시

• 스키 점프와 미끄럼틀처럼 경사를 따라 가속하는 상황
• 경사로 주차에서 마찰이 차량의 미끄러짐을 막는 상황
• 손수레나 썰매를 비스듬히 끌 때 수직항력이 줄어드는 상황

교과서 연계

역학과 에너지 I편 p8~15 · 힘의 합성과 운동 예측 · 빗면 위 물체