중3 과학 공을 비스듬하게 던졌을 때 중력의 크기

Question

공을 비스듬하게 위로 던졌을 때 중력의 방향은 연직방향으로 일정하며,

중력의 크기는 모두 같다. 라고 나와있는데

지면과 공이 가까워질수록 속도가 증가한다는것을 보아도

중력값이 커진다고 볼 수 있는 것 아닌가요?

공이 지면에 가까워질수록 속도가 증가해 운동에너지도 함께 커진다고 배웠습니다.

궁금하여 질문 남깁니다 전문가님! 답변 해주시면 감사드리겠습니다

Answer 1

안녕하세요.

중력은 공중 10m나 1m지점에서 같은 힘이 작용하는게 맞습니다.

다만, 지점마다 공의 속도가 다른 이유는 그만큼 중력에 작용받은 시간이 다르기 때문인데요.

15m에서 공을 떨어뜨려 10m 지점에서 측정한 공의 속도와

10m에서 공을 떨어뜨려 5m 지점에서 측정한 공의 속도는 같습니다.

중력이 작용한 시간이 5m를 이동하는 시간동안 동일하게 적용되기 때문이죠.

중력가속도는 9.8m/s^2으로 1초동안 중력을 받을 경우 9.8m/s 의 속도를 가지고, 2초가 지난다면 19.6m/s의 속도를 가집니다.

중력에 영향을 받은 시간에 따라 속도가 달라질 뿐 같은 중력가속도(힘)을 받습니다.

지면에 가까워질수록 운동에너지는 커지는게 맞습니다.

운동에너지는 물체의 중량과 속도에 영향을 받기 때문이죠. 중력은 쉽게말해 가속도의 개념이지 속도의 개념이 아닙니다.

Answer 2

중력은 지구 내에서 어디에나 일정합니다.

저 공이 던져진 이후로는 공에 힘을 가하고 있는 것은 중력 뿐입니다.

공이 지면에 가까워질수록 속도가 증가해 운동에너지도 함께 커지는 것은

중력이 커져서가 아니라 중력에 의해서 위치에너지가 운동에너지로 전환되기 때문입니다.

따라서 중력의 방향과 크기는 계속 일정하므로 ㄷ,ㄹ이 맞고, 역학적 에너지 보존 법칙에 의해 ㅁ도 정답입니다.

Answer 3

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

중력의 크기는 중력 가속도와 질량을 곱한 값입니다.

중력은 만유인력으로 질량과 질량사이에 작용하는 힘이며 거리가 가까울수록 세집니다.

그래서 질문자님께서 질문하신 지면에 가까울수록 세지냐에 대한 답은 엄밀히 따지면 맞습니다. 왜냐하면 중력은 지구 중심과 멀어지면 약해지고 가까워지면 세지기 때문이죠. 이는 속력의 빠르기와는 무관합니다.

하지만 중, 고등 물리에서 지면 근처에서의 운동은 중력가속도가 9.8m/s^2이며, 이 값에 질량을 곱한 값을 중력으로 정의합니다. 9.8m/s^2 중력가속도는 변화하지 않는다 생각하죠. 그래서 중력은 엄밀히 따지면 다르지만 문제를 풀때에는 동일하다고 하시는게 맞습니다.