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마찰력 |
ㅇ 마찰력 ; 접촉면에서 생기는 운동을 방해하는 힘 (반대 방향으로 작용)
수직 항력에 비례함
ㅇ 마찰력에서 주의할 점들
-. 마찰력은 접촉한 면적에 관계없고 접촉면의 성질과 관계있다.
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-. 마찰력은 접촉면을 수직으로 누르는 힘에 비례한다.
-. 접촉면을 수직으로 누르는 힘에 대항하는 힘을 수직 항력이라 하므로
마찰력은 수직 항력에 비례한다.
-.접촉면의 성질에 따라 마찰 계수가 달라짐
ㅇ 마찰 계수 ; 접촉면에서 마찰이 일어나는 정도를 상수로 나타낸 값
마찰계수가 작을수록 마찰력이 작으므로 잘 미끄러진다.
ㅇ 수직 항력 ; 접촉면의 수직 방향으로 누르는 힘에 대항하는 힘
수직항력은 항상 접촉한 면의 수직 방향임
ㅇ 정지 마찰력 ; 정지해 있는 물체에 작용하는 마찰력
ㅇ 최대 정지 마찰력 ; 물체가 움직이기 직전의 정지 마찰력
정지 마찰력 중 가장 큰 값을 가진다.
최대 정지 마찰력 = 최대 정지 마찰 계수 x 수직 항력
ㅇ 운동 마찰력 ; 끌려가는 동안의 마찰력으로 운동하는 상태에서는 일정함
등속 운동을 할 때의 마찰력이다.
운동 마찰력 = 운동 마찰 계수 x 수직 항력
[문제1] 질량 100kg인 물체가 수평면 위에 있다.
물체와 수평면 사이의 최대 정지 마찰 계수가 0.2 , 운동 마찰 계수가 0.05 이다.
최대 정지 마찰력과 운동 마찰력은 ? (단, 중력 가속도는 10 m/s ² 이다)
[풀이] 이 문제에서 마찰면에 수직으로 누르는 힘은 물체의 무게이다.
따라서, 수직 항력도 물체의 무게와 같은 값을 가진다.
최대 정지 마찰력 = 최대 정지 마찰 계수 x 수직 항력(물체의 무게)
= 0.2 x 100 kg x 10 m/s ² = 200 N
운동 마찰력 = 운동 마찰 계수 x 수직 항력 (물체의 무게)
= 0.05 x 100 x 10 = 50 N
[문제2] 최대 정지 마찰력이 100N , 질량 80 kg 인 물체가 수평면 위에 있다.
철수는 이 물체를 80N 의 힘으로 당겼다.철수가 쉬로 간 사이에
맹구가 이 물체를 120 N 의 힘으로 당겼다. 철수와 맹구가 당겼을 때
생긴 물체의 가속도를 각각 구하라. (단, 물체와 수평면 사이의 운동 마찰
계수는 0.05 , 중력 가속도는 10 m/s ² 이다)
[풀이] 철수 ; 최대 정지 마찰력 100 N 보다 작은 힘으로 당겼으니(80N)
물체가 움직이지 않았다. 따라서, 물체의 가속도는 0 m/s ²
맹구 ; 최대 정지 마찰력 이상으로 물체를 당겼으므로 물체는 끌려 오기 시작했다.
운동 마찰력 = 운동 마찰 계수 x 수직 항력(물체의 무게)
=0.05 x 80 x 10 = 40 N
따라서, 맹구가 물체를 끌고 가는 힘은 120 - 40 = 80 N 이다.
힘 = 가속도 x 질량 이므로
80 = 가속도 x 80 ---> 가속도 = 1 m/s ²
맹구가 당겼을 때 물체의 가속도는 1 m/s ²