김모씨의 수능대비 자기주도 블로그

ⓐ 뉴턴 운동 제 2법칙

가속도, 알짜힘, 질량의 관계

1. 가속도, 알짜힘의 관계 : 물체의 질량이 일정 => 가속도는 물체에 적용하는 알짜힘에 비례.

< 가속도 => 알짜힘에 비례. >

2. 가속도, 질량의 관계 : 물체에 작용하는 알짜힘이 일정 => 가속도는 물체의 질량에 반비례.

< 가속도 => 질량에 반비례. >

뉴턴 운동 제 2법칙 (가속도 법칙)

물체의 가속도 a => 물체에 작용한 알짜힘 F(N)에 비례, 물체의 질량 m(kg)에 반비례.

수능 빈출 자료(중요)

도르래 유형

접근법 : 물체에 작용하는 알짜힘 F를 구한 후, 운동 방정식 (F = ma)을 작성.

=> 운동 방정식으로부터 물체의 가속도 + 장력의 크기를 구할 수 있음.

ⓑ 뉴턴 운동 제 3법칙

한 물체가 다른 물체에 힘을 가하면 힘을 받은 물체도 힘을 가한 물체에 크기가 같고 방향이 반대인 힘을 동시에 가한다.

작용 반작용 관계에 있는 두 힘 특징 

1. 힘의 크기 동일.

2. 힘의 방향 반대.

3. 같은 작용선상에서 서로 다른 물체에 작용.

작용과 반작용의 예

힘은 두 물체 사이의 상호 작용. => 항상 쌍으로 작용.

ex) 로켓과 연소 가스, 발과 공, 물과 노, 지구와 달 etc...

수능 빈출 자료

유형 1. 두 물체가 실에 연결되어 수평면에 놓여 있을 때 (마찰은 무시함.)

유형 2. 두 물체가 도르래에 걸쳐 연결되어 있을 때 (마찰은 무시함, 중력 가속도 = 10m/s^2)

해법 

1. 두 물체에 작용하는 알짜힘을 구한다.

2. 전체 질량을 구한다.

3. F = ma 식에 대입하여 가속도를 구한다.

4. 각 물체에 작용하는 알짜힘을 구한다.

5. 두 물체 사이에 작용하는 힘을 구한다.

문제 분석 노트

등속 직선 운동, 등속도 운동 => 알짜힘 = 0 => 중력의 힘을 받고 있는 물체의 무게가 곧 힘이라고 볼 수 있음.

다음 시간에는 운동량과 충격량에 대하여 정리하겠습니다.

이상 네 번째 물리 정리 끝.

ⓐ 힘

힘 : 물체의 모양이나 운동 상태를 변화시키는 원인.

힘의 단위 : N(뉴턴), kgf(킬로그램힘) => 1kgf ≒ 9.8 N

알짜힘(합력) : 물체에 여러 힘이 작용할 때 모든 힘을 합한 것.

두 힘의 합성과 알짜힘

1) 같은 방향으로 두 힘이 작용할 때.

F1 + F2 = F3

알짜힘의 크기 : 두 힘의 합

알짜힘의 방향 : 두 힘의 방향

​

2) 반대 방향으로 두 힘이 작용할 때.

F = F1-F2 (F1>F2)

알짜힘의 크기 : 두 힘의 차

알짜힘의 방향 : 큰 힘의 방향

​

3) 두 힘의 평형

F = 0

알짜힘의 크기 = 0

두 힘 F1, F2는 힘의 평형 관계.

​

plus 1. 힘의 3요소

힘은 힘의 3요소(힘의 크기, 힘의 방향, 힘의 작용점)로 나타냄.

​

plus 2. 두 힘의 평형 조건

1. 두 힘의 크기 동일.

2. 두 힘의 방향 반대.

3. 두 힘 => 일적선상에서 작용해야 함.

​

ⓑ 알짜힘과 운동의 관계

물체의 운동 상태 변화 => 알짜힘에 의해 결정.

​

1. 운동 방향과 같은 방향으로 힘을 받을 때.

=> 속력이 빨라짐.

2. 운동 방향과 반대 방향으로 힘을 받을 때.

=> 속력이 느려짐.

3. 운동 방향에 수직으로 힘을 받을 때.

=> 속력은 변함 X. 운동 방향만 변함.

4. 운동 방향에 비스듬히 힘을 받을 때.

=> 속력과 운동 방향이 모두 변함.

---------------------------------------------------------------------------------------

(중요 개념)

뉴턴 운동 제1법칙

ⓐ 관성

관성 : 물체가 원래의 운동 상태를 유지하려는 성질.

관성의 크기 : 질량이 클수록 관성이 큼

ex) 질량이 큰 기차는 자동차보다 정지시키거나 출발시키는 데 더 큰 힘이 듦.

​

정지 관성 : 정지 상태인 물체 => 계속 정지해 있으려고 함.

ex) 정지해 있던 버스가 갑자기 출발 시 승객이 뒤로 넘어짐.

종이 위 동전을 놓고 종이를 퉁기면 종이는 날아가고 동전은 컵 속에 떨어짐.

​

운동 관성 : 운동하는 물체 => 운동 상태를 계속 유지하려 함.

ex) 달리던 버스가 갑자기 정지하면 승객이 앞으로 넘어짐.

달리던 사람이 돌부리에 걸려 앞으로 넘어짐.

​

뉴턴 운동 제 1법칙 : 물체에 작용하는 알짜힘이 0 = 물체 운동 상태는 변하지 X.

=> 물체에 작용하는 알짜힘이 0이면 정지해 있던 물체는 계속 정지, 운동하던 물체는 계속 등속 직선 운동을 함.

​

plus 1. 갈릴레이의 사고 실험.

가정 : 마찰, 공기 저항 없음.

결론 : 운동하는 물체에 힘이 작용하지 않으면 물체는 계속 등속 직선 운동을 할 것임.

​

​

​

​

뉴턴 운동 제 2,3법칙은 다음 시간에 계속됩니다.

​

이상 물리학 세 번째 시간 끝.

ⓐ 속력과 운동 방향이 모두 일정한 운동

등속 직선 운동 : 속도가 일정한 운동 => 속력과 운동 방향이 모두 일정한 운동.

ex) 에스컬레이터, 무빙워크, 컨베이어 벨트

등속 직선 운동의 식 = < 이동 거리 = 속력 × 시간 >

그래프적 해석 => 속력-시간 그래프에서의 그래프의 아랫부분 넓이 = 이동 거리에 해당.

​

plus 1. 등속 직선 운동의 조건

1. 물체에 힘 작용 x.

2. 물체에 작용하는 알짜힘 = 0

​

ⓑ 속력만 변하는 운동

등가속도 직선 운동 : 가속도의 크기, 운동 방향이 일정한 직선 운동. => 속도가 일정하게 증가 or 감소하는 직선 운동.

ex) 자유 낙하 운동, 빗면을 미끄러져 내려오는 물체의 운동, 연직 위로 던져 올린 물체의 운동, etc....

​

등가속도 직선 운동의 식 (완전 중요, 시험에 필수 출제 요소)

1. 나중 속도 = 처음 속도 + 가속도 × 시간

2. 변위 = (처음 속도 × 시간) + 1/2 × 가속도 × 시간^2

3. 2 × 가속도 × 변위 = 나중 속도^2 - 처음 속도^2

(1,2번 식에서 시간 t를 소거하여 정리하면 3번 식이 나옵니다. 내신 시험을 대비하는 학생이라면 증명해보는 것도 나쁘지 않아요.)

​

plus 2. 평균 속도 공식 : (처음 속도 + 나중속도) / 2

+ 3점 짜리 문제를 접근할 때 이 공식이 유용하게 쓰이니 암기해 놓을 것.

​

가속도 - 시간 그래프 => 넓이 = 속도 변화량.

속도 - 시간 그래프 => 그래프의 기울기 = 가속도.

위치 - 시간 그래프 => 이차함수의 개형.

​

ⓒ 운동 방향만 변하는 운동 => 가속도 운동임.

속력은 일정하고 운동 방향만 변하는 운동 => 굽은 도로를 등속으로 달리는 자동차, 등속 원운동, etc....

등속 원운동 : 일정한 속력으로 원 궤도를 따라 도는 물체의 운동.

​

등속 원운동 특

1. 속력이 항상 일정함.

2. 운동 방향 => 원 궤도의 각 위치에서 접선 방향임. => 매 순간 변함.

​

ⓓ 속력, 운동 방향이 모두 변하는 운동 => 가속도 운동임.

ex) 진자 운동, 포물선 운동, etc..

진자 운동 : 실에 매단 물체가 같은 경로를 왕복하는 운동

​

진자 운동 특

1. 속력 : 양 끝에서 0이며, 진동의 중심에서 속력이 가장 빠름.

2. 운동 방향 : 진자가 그리는 원 궤도의 각 위치에서 접선 방향임. => 매 순간 변함.

​

포물선 운동 : 물체가 포물선을 그리며 움직이는 운동

​

포물선 운동 특

1. 속력 : 수평 방향 속력 = 일정, 연직 방향으로 올라갈 때 속력 down, 내려올 때 속력 up.

2. 운동 방향 : 포물선 궤도의 각 위치에서 접선 방향임. => 매 순간 변함.

​

​

plus 3. (응용) 자유 낙하 운동 식

처음 속도가 0인 상태.

속력 = 중력 가속도 × 시간

변위 = 1/2 × 중력 가속도 × 시간^2

나중 속도^2 = 2 × 중력 가속도 × 변위

​

수능 포인트

1. 등가속도 직선 운동

보면 도움 될 문제 : 2017 6월 평가원 모의고사 물리학 1 3번(기본), 2014년 수능 물리학 1 6번(고난도)

2. 물체의 운동 분석

보면 도움 될 문제 : 2019 6월 평가원 모의고사 물리학 1 6번

​

​

이상 물리학 두 번째 시간 끝.