힘을 측정하는 공식에서 왜 속도가 아닌 가속도를 곱하는 것일까요

Question

상식적으로 생각해보면 일정한 질량의 물체를 빠르게 이동시키기 위해선 더 많은 힘이 필요할 것 같거든요. 초속 1미터보다 초속5미터 로 이동시키기 위해서는 다 많은 힘이 필요할 것 같은데요. 왜 가속도에 비례한건기요

Answer 1

안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.

일정한 질량의 물체를 빠르게 이동시키기 위해서는 많은 힘이 필요합니다. 초속 1미터보다 초속 5미터로 이동시키기 위해서는 더 많은 힘이 필요할 것으로 생각됩니다. 뉴턴의 제2법칙은 "물체의 가속도는 물체에 작용하는 힘의 크기와 방향에 비례하며 물체의 질량에 반비례한다"라는 법칙입니다. 즉 가속도는 힘과 질량의 비례식인 F=ma에서 힘과 질량의 비례식인 m을 제외한 a에 비례하는 것입니다.

따라서 물체를 빠르게 이동시키기 위해서는 가속도가 필요하고 가속도는 힘과 질량의 비례식에서 힘을 나타내는 F와 질량을 나타내는 m 중에서 F에 비례하기 때문에 가속도에 비례합니다. 따라서 물체를 빠르게 이동시키기 위해서는 더 많은 힘이 필요하고 이는 가속도에 비례하는 것입니다.

그리고 속도와 가속도는 서로 다른 개념이기 때문에 속도를 곱하는 것이 아니라 가속도를 곱하는 것입니다. 속도는 시간당 이동한 거리를 나타내는 것이고 가속도는 시간당 속도의 변화량을 나타내는 것입니다. 따라서 가속도를 곱하는 것이 더 정확한 힘의 측정 방법이라고 할 수 있습니다.

가속도에 비례하는 것은 힘의 크기뿐만 아니라 방향에도 영향을 받는 것입니다. 가속도는 힘의 방향과 같은 방향으로 일어나기 때문에 물체를 특정 방향으로 이동시키기 위해서는 그 방향으로 힘이 작용해야 합니다. 따라서 가속도에 비례하는 것은 힘의 크기 뿐만 아니라 방향까지 고려한 것이라고 할 수 있습니다.

이렇게 가속도에 비례하는 이유는 뉴턴의 제2법칙과 관련이 있으며 속도와 가속도는 서로 다른 개념이기 때문입니다. 그리고 가속도에 비례하는 것은 힘의 크기와 방향을 모두 고려한 것이라고 할 수 있습니다. 감사합니다.

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Answer 2

안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.

상식적으로 생각하면

일정한 질량의

물체를 빠르게 이동시키기

위해서는 더 많은 힘이

필요하다고 생각하는 것은 당연합니다.

초속 1미터보다 초속 5미터로 이동시키기

위해서는 더 많은 힘이 필요합니다.

힘과 가속도의 관계는 단순히 속도의 차이만

고려하는 것이 아닙니다.

뉴턴의 제2법칙:

뉴턴의 제2법칙은 다음과 같이 정의됩니다.

F = ma

F는 물체에 작용하는 힘 (뉴턴, N)

m은 물체의 질량 (킬로그램, kg)

a는 물체의 가속도 (미터/초^2, m/s^2)

이 법칙에 따르면, 물체에 작용하는 힘은 질량과 가속도에

비례합니다.

같은 힘을 가해도 질량이

클수록 가속도는 작아지고,

질량이 작을수록 가속도는 커집니다.

1kg의 물체에 1N의 힘을 가하면

가속도는 1m/s^2가 됩니다.

10kg의 물체에 1N의 힘을 가하면

가속도는 0.1m/s^2가 됩니다.

같은 힘을 가해도 질량이 10배 커지면

가속도는 10배 작아집니다.

물체의 속도를 증가시키기 위해서는

힘이 필요합니다.

속도를 유지하기 위해서는 힘이

필요하지 않습니다.

물체의 속도를 증가시키는 데

필요한 힘은 가속도에 비례합니다.

힘과 가속도의 관계는 뉴턴의

제2법칙에 의해 정의됩니다.

같은 힘을 가해도 질량이 클수록

가속도는 작아지고,

질량이 작을수록 가속도는 커집니다.

힘과 속도의 관계는 속도를 증가시키는 데

필요한 힘은 가속도에 비례한다는 것입니다.

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Answer 3

안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.

질량은 힘이 작용할 때 물체가 얼마나 쉽게 움직이는지, 또는 쉽게 움직이지 않는지에 대해 알려주는 값이다. 일상적으로 잘 알고 있듯이, 어떤 물체가 무거우면 잘 안 움직이고 가벼우면 쉽게 움직일 수 있다. 이 경험적인 사실을 물리학 이론으로 만든 것이 힘과 가속도의 법칙이며, 여기서 알 수 있듯이 물체의 질량이 크다면 같은 힘이 작용해도 물체의 가속도가 작아진다. 반대로, 질량이 작다면 같은 힘에 대해서 가속도가 커진다.