이*욱 교수님

안녕하세요. 이정욱입니다.

질문하신 내용에 대한...답변이에요~

 

1. 질문하신 내용 중 숨은 내용은 아래일 것이라 생각합니다..

속력이 변하면서 원운동할 수도 있는거 아닌가?....

 

물론 속력이 변하면서 원운동할 수 있습니다. 속력이 증가하거나 감소하면서도 가능한 것이지요!

이 문항의 핵심은 최대속력입니다.... 원운동할 때, 마찰력이나 마찰력의 성분이 구심력을 작용하면 마찰력의 최댓값인 최대정지 마찰력일 때 필요한 접선 방향 속력보다 큰 상태라면 원운동이아니라...원궤도를 이탈하게 됩니다. 그러니, 속력이 증가하던 감소하던...최대 속력은 구심력이 최대이고, 이에 맞는 접선 방향 속력을 갖는 순간이라고 할 수 있습니다. 그래서, 순간 등속 원운동을 모델링하여 해석하는 것입니다.

 

2. 교재에서 표기한 설명은 마찰력에 대해 완전한 설명은 아니라고 말씀 드릴 수 있습니다.

면에 대한 상대운동의 방향과 동일한 경우도 있습니다. 그래서, 마찰력을 교재와 같이 해석하기 보단...다음과 같이 이해하시길 권장드립니다.

 

마찰력은 수직항력과 한 세트라 보시는 것이 좋습니다. 임의의 두 면의 접촉에 의한 힘을 항력이라고 할 때, 항력의 수직성분이 수직항력, 수평성분이 마찰력이라고...말이죠!
그럼, 이 마찰력의 최대 범위가 나오게 되는데 이 범위를 결정하는 물리량이 바로 정지마찰계수입니다. 이 정지마찰계수로 수직항력과 마찰력의 최댓값의 비를 알 수 있고, 이를 기하학적으로 나타내면...그림의 자동차 접촉면에 대해 원뿔 모양의 마찰력 범위가 나타나게 됩니다.

 

여기 포인트는...등속 원운동한다면...운동방향과 나란한 성분의 힘은 존재하지 않아야 한다는 것입니다. 그러므로...수직항력과 마찰력의 합이...운동방향과 수직이되는 방향...그러면서, 운동방향의 변화를 설명하기 위해서..원의 중심을 향하는 성분이 존재한는 형태로 작용해야 한다는 것입니다. 이것이 교재의 그림과 같이 설명하는 이유입니다.

 

3. 1에서 설명한 바와 같이...마찰력이 존재하고..성분이 운동방향과 수직이지만...원운동시킬 수 없을만큼 작아지게 되면..원궤도보다 곡률반지름이 큰 곡선 경로를 따라가게 되는 것입니다.

만약...이 속도가....힘에 비해...너무 크다면..직선운동에 가까워지겠지요...경로는 속도에 따라 달라지게 됩니다.

• 2023-10-10
• 2024-12-12 수정