운동의 의미와 속력, 가속도, 등가속도

안녕하세요. 학습코치 부이쌤입니다. 이번 시간은 운동의 의미와 속력, 가속도, 등가속도라는 주제로 고등학교 과학탐구영역의 물리학1에 대해서 이야기 해 보도록하겠습니다.

■운동

1.운동의 의미

운동이란 물체의 위치가 시간에 따라 변하는 것을 말합니다. 물리학에서는 시간에 따라 물질의 위치 백터가 변하는 것을 말하는데요. 여기서 말하는 백터의 값이 질량과 속도를 곱한 것을 말합니다. 기준계에 대한 물체의 상대적인 위치 변화가 있으면 그것은 운동이고, 기준계를 설정하면 그 모든 것이 운동이라고 할 수 있습니다.

 

 

2.이동 거리와 변위

이동 거리는 물체가 이동한 경로의 길이를 말하는데, 크기만 있고 방향이 없는 물리량을 말합니다. 방향의 기준이 없이 일직선상의 거리를 이동거리라고 말합니다.

 

 

 

변위는 처음 위치에서 나중 위치까지의 위치 변화량으로, 크기와 방향이 있는 물리량을 말합니다. 변위의 크기는 처음 위치로 나중 위치를 이은 직선 거리이고, 변위의 방향은 처음 위치에서 나중 위치를 향하는 방향으로 왔다 갔다의 거리를 모두 계산한 거리라고 생각하시면 됩니다.

 

■속력과 속도

1.속력의 의미

속력은 1초의 기준인 단위 시간 동안 이동 거리를 속력이라고 하며, 물체의 빠르기를 말합니다. 속력의 공식은 이동거리/걸린 시간이며, 단위는 m/s, km/h 등 단위 시간 동안의 이동거리라는 의미입니다. 평균 속력은 전체 이동 거리를 걸린 시간으로 나눈 값입니다.

 

2.속도의 의미

속도는 1초 기준의 단위 시간 동안 처음 위치에서 나중 위치까지의 위치 변화량인 변위를 속도라고 하며, 물체의 빠르기와 운동 방향을 나타냅니다. 속도의 공식은 변위/걸린 시간으로 단위는 속력과 마찬가지로 m/s, km/h 등이 있습니다. 평균 속도의 크기는 전체 변위의 크기를 걸린 시간으로 나누면 되겠습니다.

■가속도

가속도는 1초의 단위 시간 동안의 속도 변화량을 말합니다. 가속도는 속도 변화량을 걸린 시간으로 나눈 값으로, 크기와 방향을 함께 나타냅니다. 가속도의 공식은 속도 변화량/걸린 시간 또는 나중 속도 - 처음 속도/걸린 시간으로 계산하면 되겠습니다.

 

 

물체가 직선상에서 운동할 때, 가속도의 방향이 운동 방향과 같으면 속력이 증가하고, 가속도의 방향이 운동 방향과 반대이면 속력이 감소합니다.

 

이 때, 가속도는 뉴턴의 운동법칙과 관련이 있는데요. 힘은 질량과 가속도의 관계에서 가속도의 역할이 큽니다. 힘과 가속도의 인과관계는 힘이 원인, 가속도가 결과입니다. 하지만 상대성 이론에 의하면 중력과 관성력은 동등하며, 가속도가 원인, 중력이 결과가 됩니다. 하지만 뉴턴 역학에서는 중력을 질량이 근원인 일반적인 힘으로 설명합니다.

 

■운동의 분류

1.등속 직선 운동

등속 직선 운동은 물체의 속도가 일정한 운동을 등속 직선 운동이라고 합니다. 물체의 빠르기와 운동 방향은 변하지 않으며, 등속도 운동이라고도 하는데요. 대표적으로는 공항같은 곳에서 사람이나 화물이 자동적으로 이동되도록 만든 길인 무빙워크,  건물이나 지하철 등에 일정한 속도로 올라가고 내려가는 에스컬레이터, 물건을 연속적으로 이동, 운반하는 컨베이어 벨트 등이 있습니다.

 

2.속력만 변하는 운동

물체의 운동 방향은 변하지 않고 빠르기만 변하는 가속도 운동을 말합니다. 대표적으로 언덕을 내려오는 자전거, 공을 아래로 떨어뜨리는 경우, 공이 위로 먼저 올라가는 경우 등이 있습니다.

 

3.운동 방향만 변하는 운동

물체의 빠르기는 변하지 않고 운동 방향만 변하는 가속도 운동을 말합니다. 대표적으로 놀이기구의 관람차, 회전 그네와 선풍기의 날개 등이 있습니다.

 

4.속력과 운동 방향이 모두 변하는 운동

일상생활에서 보는 대부분의 물체의 운동으로, 속력과 운동 방향이 함께 변하는 가속도 운동입니다. 대표적으로 놀이기구의 바이킹, 농구를 할 때 공이 비스듬하게 던졌을 경우입니다.

 

■등가속도

등가속도는 가속도가 일정한 운동을 말합니다. 기울기가 일정한 빗면을 따라 내려가는 물체의 운동과 같이 직선상에서 속도가 일정하게 변하는 운동을 말합니다. 등가속도 직선 운동을 하는 물체의 평균 속도는 처음 속도와 나중 속도의 중간값을 말합니다.

 

■차시 예고

지금까지 운동의 의미, 속력, 속도, 가속도, 등가속도라는 주제를 통해 물리학의 기초에 대해 알아보았습니다. 일상 생활에서 물체가 어떻게 움직이는지 관심가지면 금방 이해할 수 있는 부분인데요. 다음 이시간에는 힘에 대해 알아보겠습니다. 지금까지 학습코치 부이쌤이었습니다.

 

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