선형 운동에서의 물리량에 관한 기사
1. 시간 간격
물체가 한 장소에서 다른 장소로 이동하려면 일정 시간 간격이 필요합니다. 시간 기호는 t(시간)입니다. 국제 표준시(SI)의 시간 단위는 초(s)입니다.
2. 거리와 변위
거리는 물체가 이동한 경로의 길이입니다. 거리는 방향에 관계없이 일정한 값을 가지는 스칼라량입니다. 거리 기호는 d이고 국제 단위계는 미터(m)입니다.
변위는 물체의 위치 변화입니다. 변위는 벡터량이므로 변위의 크기와 방향으로 구성됩니다. 변위는 방향에 따라 양수 또는 음수로 나타낼 수 있습니다. 직교 좌표계에서 변위의 방향이 양의 x축과 양의 y축 방향이면 양수이고, 반대로 음의 x축과 음의 y축 방향이면 음수입니다. 변위의 방향은 일반적으로 북, 동, 남, 서로 나타냅니다. 변위의 기호는 d이고, 국제 단위계(ISU)는 미터(m)입니다.
예제 문제 1:
한 학생이 동쪽으로 2미터 이동했습니다. 학생의 이동 거리와 변위의 크기는 얼마입니까?
a는 초기 위치, b는 최종 위치입니다.
거리(d) = 2m
변위의 크기(d) = 2m. 변위 방향 = 동쪽
예제 문제 2:
한 학생이 동쪽으로 2미터 이동한 후 서쪽으로 2미터 이동했습니다. 학생의 이동 거리와 변위의 크기는 얼마입니까?
a = 시작 위치 및 최종 위치
거리(d) = 2m + 2m = 4m
변위(d)의 크기는 2m - 2m = 0입니다. 최종 위치는 초기 위치와 같으므로 변위가 없습니다.
예제 문제 3:
한 학생이 동쪽으로 2미터 이동한 후 서쪽으로 1미터 이동했습니다. 학생의 이동 거리와 변위의 크기는 얼마입니까?
a는 시작 위치, b는 종료 위치입니다.
거리(d) = 2m + 1m = 3m
변위(d)의 크기 = 2m – 1m = 1m. 변위 방향 = 동쪽
3. 속도와 속력
속력은 스칼라량이고, 속도는 벡터량입니다. 속도는 크기와 방향으로 구성됩니다. 속도의 기호는 v이고, 속력의 기호는 v입니다. 속력과 속도의 국제 단위는 미터/초(m/s)입니다.
a. 평균 속도와 평균 속력
예제 문제 1:
한 학생이 1초 동안 동쪽으로 2미터를 이동했습니다. 이 학생의 평균 속도와 평균 속력의 크기는 얼마입니까?
평균 속도의 방향 = 변위의 방향 = 동쪽
예제 문제 2:
한 학생이 동쪽으로 2미터 이동하는 데 1초가 걸리고, 그 후 서쪽으로 1미터 이동하는 데 2초가 걸립니다. 이 학생의 평균 속도와 평균 속력의 크기는 얼마입니까?
평균 속도의 방향 = 변위의 방향 = 동쪽
b. 순간속력과 순간속도
순간속도란 아주 짧은 시간 간격 동안 이동한 아주 작은 거리를 말합니다. 순간속도의 크기는 아주 짧은 시간 간격 동안 이동한 아주 작은 변위를 나타냅니다. 오토바이나 자동차를 타본 적이 있다면 속도계를 본 적이 있을 것입니다. 오토바이를 탈 때 오토바이의 속도는 변하며, 속도계에 표시됩니다.
물리학에서 순간 속도는 흔히 속력으로 줄여서 부릅니다. 마찬가지로 순간 속도는 흔히 속력으로 줄여서 부릅니다. 속도의 크기를 속력으로 대체할 수 있다는 점에 유의하십시오. 이는 속도의 크기가 속력과 같다고 간주되기 때문입니다. 속도의 크기가 속력과 같다고 간주되는 이유는 거리와 변위의 크기가 매우 작을 경우 같기 때문입니다. 거리와 변위의 크기가 항상 같은 것은 아니지만(거리와 변위에 대한 설명 참조), 거리와 변위의 크기가 매우 작을 경우에는 같은 값을 가져야 합니다.
4. 가속
가속도는 벡터량이므로 크기와 방향이 있습니다. 가속도의 기호는 α(가속도)입니다. 가속도의 SI 단위는 미터/초 ² (m/s² )입니다.
a. 평균 가속도
예제 문제:
자동차가 정지 상태에서 동쪽으로 출발하여 5초 동안 10m/s의 속도에 도달합니다. 평균 가속도의 크기를 계산하세요!
평균 가속도의 방향은 동쪽입니다.
평균적으로 자동차의 속도는 매초 2m/s씩 증가합니다. 만약 자동차의 가속도 크기가 일정하다면, 자동차의 속도는 항상 매초 2m/s씩 증가합니다. 하지만 자동차의 가속도 크기가 일정하지 않다면, 자동차의 속도는 항상 매초 2m/s씩 증가하는 것은 아닙니다. 예를 들어, 첫 1초에 속도가 1m/s 증가하고, 다음 2초에는 3m/s 증가할 수도 있습니다. 하지만 평균적으로 5초 동안 움직이는 동안 자동차의 속도 크기는 매초 2m/s씩 증가합니다.
b. 순간 가속도
순간가속도는 아주 짧은 시간 간격 동안의 속도 변화입니다. 순간가속도는 흔히 가속도라고 불립니다. 따라서 가속도라고 하면 순간가속도를 의미합니다. 물체의 속도가 변할 때 그 물체는 가속도를 경험한다고 합니다. 속도는 크기와 방향을 포함하는 벡터량입니다. 따라서 움직이는 물체가 가속한다고 하는 조건은 세 가지가 있습니다. 첫째, 속도 또는 속력의 크기가 변할 때(속도의 방향은 일정할 때) 물체는 가속도를 경험한다고 합니다.
첫 번째 예에서 자동차는 처음에는 정지해 있습니다(v = 0). 1초 후 자동차의 속도는 5m/s로 증가합니다. 자동차의 속도가 증가하므로 자동차는 가속하고 있다고 합니다. 두 번째 예에서 자동차는 처음에는 5m/s의 속도로 움직입니다. 1초 후 자동차는 멈춥니다. 자동차의 속도가 감소하므로 자동차는 음의 가속도 또는 감속을 경험한다고 합니다. 둘째, 물체의 속도 방향이 변할 때(속도 또는 속력의 크기는 일정할 때) 물체는 가속도를 경험한다고 합니다. 속도의 방향 = 변위의 방향 = 운동 방향입니다. 셋째, 물체의 속도의 크기와 방향이 모두 변할 때 물체는 가속도를 경험한다고 합니다.
