관성 뉴턴 제 1법칙 관련 문제 궁금합니다
'관성은 질량을 가지고 있는 모든 물체에 항상 나타나는 성질이다.' 맞는 말인가요?
학교 시험에 나왔는데 선생님께서는 힘이 작용하면 관성이 없어진다고 틀린 보기라고 하셨는데
'뉴턴 제 1법칙'의 조건이 F=0인 것일 뿐이고
관성은 질량을 가지고 있는 모든 물체에 항상 나타난다고 생각하는데 아닌가요?
안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.
말씀대로 뉴턴의 제 1법칙은 관성의 법칙이라고도 하며, 질량이 있는 모든 물체는 관성을 가진다는 것입니다.
그런데 여기서 관성이라 함은 자신의 운동상태를 유지하려고 하는 성질입니다.
즉, 정지해있던 물체에게 힘을 가하여 운동상태를 변화시키려고 하면, 그 물체는 정지하려 하고, 운동중인 물체를 멈추려 하면 계속 운동하려는 것입니다.
다시 말해 관성이 없어진다는 것이 아니라 정지상태를 유지하려는 힘 역시 관성의 힘입니다.
저도 질문자님 생각에 동의합니다.
문제에서 관성이란 물체에 작용하는 힘의 총합이 0일 때, 운동의 상태를 유지하려는 경향(위키백과)이라고 합니다.
관성의 정의에 이미 힘이 0일 때라는 조건이 들어가므로 질량을 가진 모든 물체가 관성이 나타나느냐는 문제는
곧 질량을 가진 물체가 힘이 0일 때 운동상태를 유지하는가로 바꿀 수 있고 그렇다면 항상 참이라고 보입니다.
그리고 힘이 0이 아닐때에도 관성이 없어진다고 보기는 어렵습니다. 뉴턴의 1법칙이랑 2법칙이 나눠져있지만 힘이 있는 지 없는지에 따라 둘 중에 하나만 적용하는 식으로 생각할 수 없고 연결된 것 법칙으로 봐야합니다.
힘이 있을 때 f=ma 즉 가속 운동 한다는 것인데 이는 힘이 0일 때의 운동상태(속도)에서 가속도 만큼 증가되는 것을 말하므로 관성이 없이 가속도만 가지고는 물체의 운동을 기술할 수 없기 때문입니다. 즉 힘이 있을 때에도 관성+가속운동으로 봐야한다고 생각합니다.
그러나 그건 제 생각이고 선생님께서 어떻게 하실지는 모르겠네요. 제 생각에는 질문자님이 선생님보다 낫네요.
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.
네, 맞는 말입니다. 관성이란 이상적인 상황(마찰이나 저항이 없는 상황)에서 어떤 기준점에 대해 일정한 속력으로 움직이는 물체는 영원히 움직이는 것이고, 정지해 있는 물체는 영원히 정지해 있는 것을 의미합니다.
힘이 작용한다는 의미는 물체의 상태를 변화시킴을 의미합니다. 움직이던 물체가 멈추거나 더 빨리 움직이게 하기 위해서는 외부에서 힘이 필요하죠. 즉, 상태의 변화가 발생합니다. 그런데, 관성이란 것은 특정한 상태(일정한 속력으로 움직이거나 멈춤)가 지속됨을 의미합니다. 외부에서 힘을 작용하게 되면 상태의 지속이 깨지기 때문에 관성이 없어진다고 말할 수 있습니다. 참고로 관성이 없어진다 이러한 표현은 잘 쓰진 않습니다.