관성의 법칙에 대한 궁금증이 있어요
관성의 법칙을 공부하다가 궁금한건데 관성의 법칙은 관성계에서만 작용하잖아요? 그럼 저희가 사는 세상도 관성계인건가요? 궁금하네요
안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.
물체의 운동은 그 운동을 관측하는 기준에 따라 달라지고 운동을 관측하는 기준이 되는 좌표계라고 한다.
지면과 같이 실제의 힘에 의해 운동의 제1법칙, 제2법칙이 성립하는 좌표계를 관성계(inertial frames) 라고 하고, 지면에 대하여 가속도를 갖고 운동하는 자동차, 배와 같이 관성계에 대하여 가속도를 갖는 좌표계를 비관성계(또는 가속도계)라고 한다.
■ 실제의 힘
물체와 물체, 전하와 전하의 사이에 작용하는 힘, 즉 항력, 장력, 마찰력, 부력, 중력, 만유 인력, 전기력, 자기력 등을 실제 존재하는 힘이라고 한다.
실제의 힘은 'A가 B로부터 받는 힘'과 같이 두 물체 사이에 작용하고 반드시 반작용이 있다.
■ 지면은 지상의 물체에 대하여는 보통 관성계로 생각하지만 엄밀히는 관성계가 아니다. 지구는 자전하면서 태양 주위를 공전하므로 지면은 지구 중심으로 향하는 가속도와 태양을 향하는 가속도를 갖고 운동하고 있어 비관성계인 것이다.
엄밀히 말하면 항성계를 관성계로 볼 수 있어 운동의 제1법칙(관성의 법칙)은 다음과 같이 표현 된다. '물체가 외력을 받지 않으면 항성계에 대하여 정지, 또는 등속 직선 운동을 계속한다.'
■ 관성계에 대하여 등속 직선 운동하는 다른 좌표계도 관성계이며, 한 관성계(등속도 운동하는 배)에서의 물체의 운동을 기술할 때 다른 관성계(지면)를 기준으로 하여도 그 운동의 가속도는 동일한 값으로 표시되고 운동 방정식도 같은 형태가 된다.
■ 관성계에 대하여 의 가속도로 운동하고 있는 좌표계, 즉 비관성계에서는 실제 힘만으로는 운동의 법칙이 성립하지 않은다. 비관성계에서 운동 방정식으로 생각할 때 원래 물체에 작용하는 힘 외에 겉보기 힘(가상적인 힘) 를 가하지 않으면 안된다. 따라서, 이 때의 운동방정식은 로 표시된다.
안녕하세요. 과학전문가입니다.
뉴턴의 제1법칙을 만족하는 계를 관성계라고 합니다. 그래서 현실 세계에도 관성계를 만족시키는 상황이 있습니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
관성의 법칙은 외부에서 힘이 가해지지 않는 한 모든 물체는 자기의 상태를 그대로 유지하려고 하는 것을 말한다.
즉, 정지한 물체는 영원히 정지한 채로 있으려고 하며 운동하던 물체는 등속 직선운동을 계속 하려고 한다. 달리던 버스가 급정거하면 앞으로 넘어지거나 브레이크를 급히 밟아도 차가 앞으로 밀리는 경우, 트럭이 급커브를 돌면 가득 실은 짐들이 도로로 쏟아지는 경우, 컵 아래의 얇은 종이를 갑자기 빠르고 세게 당기면 컵은 그 자리에 가만히 있는 현상이 관성의 법칙의 예이다.
안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.
네 맞습니다.
관성은 물체에 작용하는 힘의 총합이 0일 때, 운동의 상태를 유지하려는 것을 말하는데요, 대표적으로 차를 타고 급출발 시 몸이 뒤로 밀리는 현상이나 급정거시 앞으로 밀리는 현상이 대표적인 예라고 할 수 있습니다.