마찰력과 관련하여 힘과 방향은 어떤 상관관계가 있나요?
마찰력과 관련하여 힘과 방향은 어떤 상관관계가 있나요? 마찰력이 작용하는 경우, 이와 관련하여 힘과 그 방향이 어떻게 영향 받는지 설명해주세요.
안녕하세요. 김찬우 과학전문가입니다.
과학에서 말하는 '힘'이란 '물체의 모양이나 운동상태(빠르기, 방향)를 변화시키는 원인'입니다. 만약 물체의 모양이 변하지 않고, 빠르기나 방향이 변하지 않는다면 '힘'이 작용하지 않는 것이 되겠습니다. 바닥에 정지해있는 물체가 있습니다. 외부에서 힘을 주지않는다면 물체는 계속 정지해있을 것입니다.
하지만 물체에 힘을 가해도 물체가 움직이지 않는다면 어떻게 이해해야 할까요? 정지한 물체가 움직이지 않는다는 것은 운동상태가 변하지 않는 것이죠. (정지 → 정지) 그렇다면 과학에서 말하는 힘이 작용하지 않은 것입니다.
바닥에 정지해 있는 상자를 오른쪽으로 3N의 힘으로 끌어당겼지만 상자는 움직이지 않았다고 생각해봅시다. 정지한 물체가 '움직이지 않았다'라는 말은 '힘이 작용하지 않았다'라는 말입니다. 합쳐진 힘, 즉 합력이 0(zero)가 되면 이런 현상이 일어날 수 있는 것입니다. 방향이 정반대인 3N의 힘이 함께 작용했다는 말입니다.
'마찰력'이란 '서로 접촉하고 있는 두 물체 사이의 움직임을 방해하는 힘'입니다. 움직임을 방해하는 힘이기 때문에 마찰력의 방향은 항상 작용하는 힘이나 운동 방향의 반대 방향이겠지요. 작용점은 두 물체의 접촉면입니다.
바닥에 정지해 있는 물체를 오른쪽으로 3N의 힘을 주었으나 물체가 움직이지 않았다면 합력이 0(zero)가 되었다는 뜻입니다. 접촉면에서의 마찰력이 왼쪽으로 3N의 크기로 작용해서 합력이 0이 되었기 때문에 물체가 움직이지 않은 것입니다.
만약 5N의 힘을 주었는데도 움직이지 않았다면 마찰력도 반대 방향으로 5N 만큼 작용한 것이죠.
물체에 힘을 가해도 정지해 있을 때의 마찰력은 작용한 힘의 크기와 같고 방향은 반대입니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드리며 도움이 되셨다면 추천과 좋아요 부탁드리겠습니다:)
