자유낙하운동에서의 힘의 크기 질문.
안녕하세요.
자유낙하운동에서 물체가 받는 힘의 크기는 계속 일정하다고 하던데
가만히 있는 물체를 위에서 밑으로 떨어뜨리면
밑으로 계속 가속이 붙어서 힘이 점점 세지는거 아닌가요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.
자유낙하란 중력만 받고 움직이는 물체의 운동을 말합니다.
알짜 힘이란 물체가 받는 힘을 모두 더한 합력입니다.
자유낙하의 경우 중력만 받으므로 중력이 바로 알짜힘이어요. 그리고 중력은 물체가 이동해도 어디서나 크기는 mg 이고 방향은 수직 아래로 작용하므로 바뀌지 않아요. 그래서 자유낙하 운동에서는 알짜 힘이 바뀌지 않는다고 말합니다. 알짜 힘의 크기만 알정한 것이 아니라 방향도 일정해서 그냥 알짜힘이 일정하다고 말합니다. 그리고 알짜힘이 일정하면 F = ma 에서 가속도도 일정하고 그래서 자유 낙하 운동은 등가속도 운동입니다.
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
공기의 저항이 없다면 중력 가속도에 의해 낙하는 물체의 속도가 계속 빨라질겁니다 하지만 공기의 저항때문에 일정속도 이상 빨라지지 못하는 겁니다
안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.
자유낙하를 하는 물체의 가속도는 물체의 질량과 관계없이 동일하다. 이를 "자유낙하의 보편성(universality of free-fall)"이라고 부른다. 아인슈타인(A. Einstein, 1879-1955)은 관성질량과 중력질량이 동일하다는 가정에서 출발하여 일반상대론을 전개했다. 이 가정을 때때로 "갈릴레이 등가원리(Galilean equivalence principle)", 혹은 "약한 등가원리(weak equivalence principle)"라고 부른다. 이 원리의 가장 중요한 결과는 자유낙하 하는 물체에 적용된다. 관성질량과 중력질량이 각각 , 인 물체를 고려하자. 자유낙하 하는 동안 이 물체에 작용하는 힘이 오직 중력장()에서 온다면, 뉴턴의 제이법칙과 중력의 법칙을 결합하여 다음과 같이 물체의 가속도를 얻을 수 있다:
안녕하세요.
자유낙하운동에서 물체가 받는 힘의 크기는 실제로 일정합니다. 이를 중력이라고도 부릅니다. 자유낙하운동은 물체가 중력에 의해 가속되는 운동이기 때문에 초기 속도가 없는 상태에서 시작한다면, 중력은 항상 일정한 크기와 방향을 갖습니다.
가만히 있는 물체를 위에서 밑으로 떨어뜨리면, 초기에는 중력과 상쇄되는 다른 힘이 작용할 수 있습니다. 예를 들어, 공기 저항이나 유체 내에서의 힘이 작용할 수 있습니다. 하지만 이러한 외부 힘이 무시 가능하거나 무시되는 경우를 가정하면, 물체는 중력에만 의해 가속됩니다.
물체가 떨어지면서 가속될 때, 중력이 일정한 크기를 유지하는 이유는 물체의 질량과 중력 가속도가 상수이기 때문입니다. 중력은 질량에 비례하므로 물체의 질량이 변하지 않는 이상 중력의 크기도 변하지 않습니다. 따라서, 물체가 떨어질 때 중력은 항상 일정한 크기와 방향을 갖습니다.
하지만 물체의 속도는 시간이 지남에 따라 증가하게 되므로, 속도가 증가하는 동안 물체에 작용하는 중력의 영향으로 인해 운동에너지가 증가하고 위치에너지가 감소합니다. 이로 인해 물체가 더 빠르게 떨어지고, 높이는 줄어들게 됩니다. 따라서, 물체가 떨어지는 동안 중력의 크기는 일정하지만, 운동에너지는 증가하게 됩니다.
안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.
그냥 떨어지나 던져서 떨어지나 힘은 증가합니다. 다만 떨어지는 속도가 중력 가속도와 동일하게 되면 무중력 상태가되고 이상태에선 힘의크기가 일정하다고 하는 것입니다.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
자유낙하운동에서 물체가 받는 힘은 중력만이 작용하므로, 물체가 받는 힘의 크기는 일정합니다. 이는 뉴턴의 운동 법칙 중 제 2 법칙에 의해 설명됩니다. 제 2 법칙은 힘이 작용하는 물체의 운동 상태를 변화시키는 원인이 되며, 힘의 크기는 물체의 질량과 가속도에 비례합니다.
따라서, 물체를 가만히 놓고 떨어뜨리면, 중력만이 작용하므로 물체가 받는 힘의 크기는 일정합니다. 그러나, 물체가 떨어지는 동안 속도는 점점 높아지며, 이는 물체에 작용하는 중력의 크기가 일정하기 때문입니다. 이러한 속도 증가는 뉴턴의 운동 법칙 중 제 1 법칙에 의해 설명됩니다. 제 1 법칙은 물체가 운동 상태를 유지하거나 변화시키지 않을 때, 물체에 작용하는 모든 힘이 상쇄되어 힘의 합이 0이 되기 때문입니다.
안녕하세요.
F=ma, 뉴턴의 법칙에서 가장 유명한 공식입니다.
자유낙하 운동을 하는 물체의 경우 질량(m)이 바뀌지 않죠.
따라서 힘은 가속도에 비례한다는 것을 알 수 있습니다.
자유낙하를 하는 물체가 받는 힘은 중력입니다.(진공 상태를 가정)
가속도는 중력가속도에요.
중력은 일정하기 때문에 가속도 또한 일정합니다.
결국 속도가 빨라질 뿐, 가속도와 물체가 받는 힘은 일정합니다.
안녕하세요. 정준민 과학전문가입니다.
네 맞습니다.
우선 자유낙하시 속도와 무게 가속도 등으로 인해 더 강하고 더 빠르게 움직이게 되는 겁니다.
말씀하신 부분이 대부분 맞지만 그래도 계속해서 중력이 가해지는 원인도 있습니다.
안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.
자유낙하는 등가속도 직선 운동의 대표적인 예이다. 지표 근처에서 중력이 물체에 작용하면 질량에 상관없이 9.8m/s2의 가속도가 아래 방향으로 생 긴다. 중력에 의해 생기는 가속도를 중력가속도라고 부르고 g라고 표시한다
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 가만히 있는 물체를 위에서 밑으로 떨어뜨린다고 해도 중력의 크기는 변하지 않습니다. 그러나 물체가 가속도를 갖기 때문에 속도는 점점 증가합니다. 이는 뉴턴의 제2법칙에 따라 F = ma로 설명됩니다. 물체에 작용하는 중력과 질량에 비례하는 가속도가 증가하면, 물체의 속도도 증가하게 됩니다. 따라서 물체는 계속 가속되지만, 중력의 크기는 변하지 않습니다.
안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.
이론적으로는 계속 가속하여 큰 에너지가 만들어지지만, 공기가있으면 공기저항에의해 중력이 상쇄되는 종단속도에 이르게됩니다.
