운동상태: 속도와 가속도

속도와 가속도

속도와 가속도 정의 중에서 중요한 부분은 이 물리량이 벡터라는 것이다.

속도와 가속도는 크기와 방향을 동시에 갖는다. 

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평균 속력

시속은 1시간당 이동하는 거리로 빠르기를 나타낸 것으로, 다음과 같은 식으로 구할 수 있다.

시속[km/h] = 이동한 거리[km] / 이동에 걸린 시간[h]

ex) 자동차가 두 시간에 120km를 이동 했을 경우 시속 = 120km / 2h = 60km/h

 

여기서 시속 60km은 정확하게 말하면 평균 속력을 나타낸 값이다.

이동 거리를 x, 이동에 걸린 시간을 t라고 하면 평균속력 를 구하는 식은 다음과 같다.

이동에 걸리는 시간을 시, 분, 초 중 어떤 것으로 표시하느냐에 따라서 시속, 분속, 초송 등으로 단위가 변하지만,

물리에서는 거리의 단위로 미터(m), 시간의 단위로 초(s)를 사용한 초속(m/s)로 빠르기를 나타내는 것이 일반적이다.

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평균 속력, 순간 속력

시간이 일 때 물체의 위치가 , 시간이 일 때 물체의 위치가 라고 하면, 평균 속력은 다음과 같이 구할 수 있다.

 

시간 간격을 0에 무한히 근접시키면 이것이 바로 순간 속력이 된다.

순간 속력을 구하는 식

(는 물체의 위치 변화량이다. 각각 변화 후의 값 - 변화 전의 값으로 구할 수 있다.)

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속력과 속도

시속 60km로 동쪽을 향해 달리는 차와 서쪽을 향해 달리는 차는 같은 속력이라도 한 시간 후의 위치는 전혀 다르다.

이 때문에 물체의 운동을 나타날 때는 속력뿐만 아니라 방향도 중요한 요소가 된다.

따라서 속력과 방향을 동시에 나타내기 위해, 물리에서는 속도라는 단어를 쓴다.

ex)

• 속력: 시속 60km, 
• 속도: 동쪽으로 시속 60km 

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가속도

움직이는 물체의 속도가 시간에 따라 변하면, 그 물체는 가속도(acceleration)를 갖는다고 한다. 

즉 가속도라는 것은 단위 시간 동안의 속도 변화율을 나타내는 것이다.

 

ex) 3m/s 속도로 달리던 자전거가 5초 후에 5m/s가 되었다고 했을 때, 이 자전거의 속도가 1초에 얼마나 변했는지를 나타내는 값이 가속도다.

변하기 전의 속도를 , 변한 후의 속도를 , 속도가 변하는 데 걸리 시간을 t라고 하면, 가속도(평균 가속도) a는 다음과 같이 구한다.

이 정의에 따라 자전거의 가속도를 계산해보면 다음과 같다.

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by 소년코딩

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