속력이 변하는 운동
크기와 방향이 일정한 힘이 물체에 작용하면, 물체는 일정한 비율로 속력이 변하는 운동을 합니다. 이러한 운동은 우리 주변에서 쉽게 찾아볼 수 있습니다.
예를 들어 중력에 의해 경사면을 따라 내려오는 스키 선수의 속력은 점점 빨라집니다. 그러나 달리던 자동차가 브레이크를 밟아 정지할 때에는 마찰력에 의해 속력이 점점 느려집니다.
물체를 똑바로 떨어뜨리거나 위로 던져 올렸을 때, 힘에 의해 물체의 속력이 일정하게 변화합니다.
물체를 떨어뜨릴 때 시간-속력 그래프
어떤 단단한 공을 절벽에서 떨어뜨린다고 할 때, 마찰이 없다고 가정하면, 시간이 지남에 따라 공의 속력이 일정하게 증가하는 것을 볼 수 있습니다. 물체의 운동 방향과 같은 방향으로 중력이 작용하기 때문입니다.
이와 같이 물체의 운동 방향과 같은 방향으로 일정한 크기의 힘이 계속 작용하면 물체의 속력은 일정하게 커집니다.
만약, 물체의 운동 방향과 반대 방향으로 일정한 크기의 힘이 계속 작용하면, 물체의 속력은 일정하게 작아집니다. 즉 물체의 운동 방향과 나란하게 힘이 작용하면, 물체의 속력은 일정하게 변합니다.
가속도
가속도는 일정 시간 동안 속도가 변화한 정도를 말합니다. 가속도는 속도의 변화량을 해당 시간으로 나누어서 구합니다.
처음 속도가 V1이었고, 시간 t가 흐른 후 속도가 V2로 변했다면 가속도 a는 다음과 같이 계산합니다.
속도가 빨라진다면 가속도는 양(+)의 값을 가지고, 속도가 점점 느려진다면 가속도는 음(-)의 값을 가집니다.
뉴턴의 운동 제2법칙
어떤 물체에 힘이 가해지는 경우, 속도의 변화(가속도)가 생깁니다. 이러한 가속도는 주어지는 힘이 클수록 가속도도 크게 나타납니다. 그리고 발생하는 가속도는 질량에 반비례합니다. 다시 말하면 무거운 물체일 수록 운동을 변화시키는데 힘이 많이 듭니다.