Nano물리
뉴턴 제2법칙: 알짜힘으로 가속도 구하기
관성계에서 질량이 일정한 물체의 가속도는 알짜힘에 달려 있습니다. 힘의 방향을 고려해 합한 뒤 질량으로 나누세요.
문제
질량 2 kg인 물체를 오른쪽으로 수평하게 12 N으로 당깁니다. 마찰력은 왼쪽으로 2 N이며 수직 가속도는 없습니다. 다른 수평력이 없다고 할 때 수평 가속도를 구하세요.
단계별 풀이
오른쪽을 양으로 잡으면 알짜힘은 12 − 2 = 10 N입니다. ΣF = ma에서 a = 10 ÷ 2 = 5 m/s², 오른쪽입니다. 이 조건에서 수직항력과 중력은 수직 방향으로 평형입니다.
a = ΣF / m = 10 N / 2 kg = 5 m/s²
풀이 확인
1 N은 kg·m/s²이므로 kg으로 나누면 m/s²이며 m/s가 아닙니다. 당기는 힘만 질량으로 나누면 마찰을 무시한 잘못된 6 m/s²가 됩니다.
직접 풀어 보기
정지 상태에서 3초 동안 가속도가 일정하면 v = v₀ + at = 0 + 5 × 3 = 15 m/s, 오른쪽입니다. 이는 방향이 있는 속도이지 이동 거리가 아닙니다.