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중력

 

ㅇ 중력 ; 물체끼리 서로 잡아 당기는 만유인력을 중력이라고 함

             지구가 물체를 잡아당기는 힘(중력)이 바로 그 물체의 무게임

 

ㅇ 만유인력 ; 물체끼리는 무조건 서로 잡아 당기는 힘을 가진다.

                   만유인력의 크기는 다음 공식처럼 계산할 수 있다.

                        

                          ( F ;  만유인력  G: 만유인력 상수

                                                    m , M ; 두 물체의 질량    R ; 두 물체 사이의 거리)

 

ㅇ 단위의 크기

     1 kg중 = 9.8 N

     1 kg중 = 1 kg  x  중력가속도(9.8 m/s )  = 9.8 N

     1 N = 1kg x 1 m/s

 

ㅇ 무중력 상태 ; 중력이 상쇄되어 중력 효과가 나타나지 않는 상태

      -. 우주 왕복선 이나 인공위성 내부

      -. 줄이 끊어져 자유 낙하하는 엘리베이터 내부

      -. 자유 낙하 하는 물체들 ( 떨어지는 물 컵 등.....)

 

ㅇ 무중력 상태에서 나타나는 현상들

      -. 촛불이 금방 꺼짐 - 공기의 대류가 없어 산소 공급이 안되기 때문

      -. 물방울이 동그랗게 공중에 떠다님

      -. 저울 위에 올라서도 몸무게를 잴 수 없음

 

[문제1] 달의 중력은 지구의 1/ 6이다. 지구에서 몸무게 60 kg중 이었던 사람이

           달에 가면 질량과 몸무게는 어떻게 변할까 ?

 

[풀이] 달의 중력이란 달이 당기는 힘이며 그 힘이 바로 물체의 무게인 것이다.

          따라서, 달에 가면 물체의 무게가 지구의 1/6로 감소하여 그 사람의

          10kg중이 된다.

            한편, 질량은 중력(힘)과 관계가 없는 물체 속에 있는 고유의 양이므로

           우주 어디에서나 항상 같다. 따라서, 달에 가도 질량은 변하지 않는다.

 

                  질량 ; 변화 없음      무게 ; 1/6로 감소하여  10kg중이 됨

 

[문제2] 다음 그림처럼 물 컵에 구멍을 뚫은 후 들고 있으면     

           물이 새나와 물줄기를 이룬다. 이런 상태에서 들고

           있던 컵을 놓으면 물줄기의  모양은 어떻게 변할까 ?

 

 

[ 풀이 ] 컵에서 물줄기가 나오는 것은 중력의 작용에 위해 위 부분의 물이 아래로

            끌려 아래부 분의 물을 누른다. 그 결과 물줄기가 생기는 것이다.

                                                

               

            그런데 떨어지는 컵은 자유낙하를 하므로 우 부분의 물이 아래 부분을

            누르지 못한다. 아래 부분의 물도 같은 비율로 밑으로 떨어지기 때문이다.

             마치 똑같은 속도로 달리면 뒷사람은(위부분) 절대로 앞 사람(아래 부분)을

            따라잡을 수 없는 닿을 수 없는 것과 비슷하다. 이런 상태에서는 위 부분의

            물이 아래 부분의 물을 누를 수가 없으므로 컵이 바닥에 도착할 때까지는

            무중력상태가 된다.

                                            

            따라서, 위의 물이 밑의 물을 누르지 못하므로 컵의 물이 구멍 밖으로

            밀려 나오지 못하므로 물줄기가 사라져 아래 그림처럼 된다.