[블로그복습]운동의 표현

물리학에서 운동의 표현이 어떻게 이루어 지는 지 알아보는 단원이고 기초 개념의 단원이다.

일단 물리학은 직선적인 운동에 대해서만 다룬다. 그래서 의외로 쉽다라고 생각하지만.. 막상 문제를 꼬아 놓으면 ㅎㅎ 잘보이지 않는다. 국어도 그렇고 영어도 그렇고 수학도 그렇고 먼가 우리는 문제를 기본 개념으로 다시 해석을 해야 한다. 이를 페러프레이징이라고 보통 표현을 한다.

일단 먼저 거리와 변위르 알아야 하며 정의는 어떻게 되는가?

거리는 말그대로 거리이다. 내가 100km를 걸었다면 거리는 100km 이다. 

예를 들어서 산을 5km 걸어서 올라갔다고 치자. 근데 해발상으로 500m 밖에 안된다면 이떄 나의 변위는 500m 변한 것이다.

이제 우리가 배운 시간을 대입하면 속도, 속력이라는 개념이 나온다.

속도와 속력은 무엇인가?

속도는 변위/시간 이고 속력은 거리/시간 이다. 그리고 물리1에서는 지평선에서 앞 뒤 방향이 있으므로 가속은 방향을 고려해야한다.

예를 들어 보겠다 일직선상에서 10초 동안 100m 를 간다면 10m/s 의 속력이 된다. 근데 여기서 휘어진 거리를 갔을 경우 변위는 50m 라면 5m/s 속도가 된다.

등속도의 개념은 무엇인가?

힘을 안받고 그냥 속도가 유지되는 것이다. 운동하는 상태인데 힘은 받지 않으니 그대로 운동을 유지하는 것입니다. 예를 들어서 비탈길을 타고 공이 그냥 위에서 아래로 떨어진 다음 어떤 저항도 안받고 속도를 유지하게 된다면 등속도 운동을 하게 됩니다. 등속도를 그래프로 표현을 하면 가속도 시간 에서는 0 으로 일정하게 되고, 속도 시간에서는 특정한 속도로 일정한 직선의 형태가 나온다. 그리고 변위 시간 그래프에서는 기울기가 속도이고 속도가 일정하므로 직선의 형태가 나온다.

가속도는 무엇인가?

가속이란 개념은 글자 그대로 속도가 증가한다라는 뜻이다. 하지만 물리1에서는 지평선에서 앞 뒤 방향이 있으므로 가속은 방향을 고려해야한다. 즉 나중속도와 처음속도 간에서 해당 시간동안 얼마만큼 변했는지가 가속도가 된다.가속도 상태일 떄는 그래프가 어떻게 그려지는지 이야기 해보곘다. 가속도 시간 그래프에서는 가속도의 크기 만큼 변하게 된다. 속도 시간 그래프의 기울기가 가속도 이므로 가속도가 크면 가파르고 가속도가 작으면 완만하게 생긴 모양이 생길 것이다. 거리 시간 그래프의 경우 기울기가 속도이다. 일단 속도의 크기에 따라 그래프가 그려진다고 생각하면된다.

등가속도는 무엇인가?

 등가속도는 가속되는 정도가 동일 하다는 것이다. 보통 문제에서 등가속도 문제가 나온다. 등가속도는 매우 풀이법에 유용한 면이 있다. 평균 속도 이다. 등가속도의 경우 가속도 시간 그래프는 일정하게 유지가 되고 속도 시간 그래프 에서는 기울기가 가속도 이므로 직선이 나온다. 반면 위치 시간 그래프의 경우는 등가속도에 의해 속도가 계속 커지므로 기울기가 속도이므로 점차 가파르고 기울기가 커지게 된다.

평균속도 개념은 무엇인가?

말그대로 일정 시간 동안의 평균적으로 속도가 얼마인지를 뜻한다. 좋은거는 등가속도시에는 일정하게 속도가 증가나 감소가 되므로 평균속도를 구하기 좋다. 특정 시점의 속도를 나중속도라고 하고 처음을 처음속도라 하면다몬 나중+처음/2 는 평균속도가 된다

왜 나중속도와 처음속도의 합에서 2로 나눈 값이 평균속도가 되는가?

여러가지 실험을 통해서 증명이 되지만, 필자는 한번 말로 풀어보겠다. 그냥 10이라는 속도로 달린다고 생각해보자. 10초 동안 나는 10으로 계속 달렸다면 평균속도는 10일것이다. 근데 일정하게 가속해서 처음에는 10이지만 나중에는 20으로 되었다면 우리는 평균속도를 어떻게 생각해야하나. 다들 평균을 어떻게 구하는지 알 것이다. 최소와 최대를 더한다음에 나누기 2를 한다면 평균값이 된다. 여기서도 똑같이 적용이 된다고 보면 된다. 다르게 그래프로도 설명해보겠다. 등속도로 이동하는 물체의 경우 속도-시간 그래프에서 넓이가 이동 거리이다. 즉, 등속도의 경우 속도 곱하기 시간 이 거리가 된다. 반면 등가속도 운동의 경우 사다리꼴이므로 윗변 아랫변 더하고 나누기 2 한다음 시간을 곱하면 넓이가 된다. 그리고 이는 이동거리가 된다. 여기에서도 윗변 아랫변 더하고 나누기 2 한것이 등가속도 운동할 떄의 평균속도가 되는 것이다.

또한 평균속도는 처음과 나중속도의 중간 지점 시간대에의 순간 속도라고 볼 수 있다. 매우 중요한 부분이니 꼭 기억해야한다.