[Day 3] 뉴턴의 운동 법칙 (Newton's Laws)

[Day 3] 뉴턴의 운동 법칙 (Newton's Laws)

목표: F = ma의 자유로운 활용과 작용·반작용의 완벽한 구분

01. 제1법칙 - 관성 (Inertia)

물체에 작용하는 알짜힘(합력)이 0일 때, 물체가 원래의 운동 상태를 유지하려는 성질입니다.

• 정지해 있던 물체: 계속 정지
• 운동하던 물체: 계속 등속 직선 운동
• 핵심: 관성의 크기는 물체의 질량에만 비례합니다. (질량이 클수록 상태 변화가 어려움)

02. 제2법칙 - 가속도 (F = ma)

물체의 가속도는 알짜힘에 비례하고, 질량에 반비례합니다. 물리 시험 계산 문제의 1순위 공식입니다.

ΣF = ma

💡 합격 Tip: 여기서 F는 단순히 힘 하나가 아니라, 물체에 작용하는 모든 힘을 더한 알짜힘임을 절대 잊지 마세요! 가속도 방향은 항상 알짜힘의 방향과 같습니다.

03. 제3법칙 - 작용·반작용 (Action & Reaction)

한 물체가 다른 물체에 힘을 가하면, 동시에 상대 물체도 같은 크기의 힘을 반대 방향으로 가합니다.

구분	작용·반작용	힘의 평형
공통점	두 힘의 크기가 같고 방향이 반대임
차이점	두 물체 사이의 관계 (목적어가 서로 다름)	한 물체에 작용하는 힘 (합력이 0이 됨)

04. 실전! 연결된 물체의 운동 풀이법

두 물체가 실로 연결되어 함께 움직이는 문제는 다음 2단계로 풉니다.

1. 전체를 하나로 보고 가속도(a) 구하기:
   a = (전체 알짜힘) / (전체 질량)
2. 각 물체별로 F = ma 적용하여 장력(T) 구하기:
   물체 하나만 떼어내서 그 물체에 작용하는 알짜힘을 계산합니다.

✍️ 기출문제 맛보기 (유사 유형)

문 1. 작용·반작용과 평형 구분 (기출 변형)

책상 위에 책이 놓여 있을 때, 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 고르면?

<보 기>
ㄱ. 지구가 책을 당기는 힘과 책이 지구를 당기는 힘은 작용·반작용이다.
ㄴ. 지구가 책을 당기는 힘과 책상이 책을 떠받치는 힘은 힘의 평형이다.
ㄷ. 책이 책상을 누르는 힘과 책상이 책을 떠받치는 힘은 힘의 평형이다.

정답: ㄱ, ㄴ
(해설: ㄷ은 책과 책상, 즉 두 물체 사이의 힘이므로 작용·반작용 관계입니다.)

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문 2. 연결된 물체의 가속도 (기출 변형)

마찰이 없는 수평면 위에 질량 2kg인 물체 A와 3kg인 물체 B를 실로 연결하고, B쪽으로 10N의 힘을 수평으로 가했다. 이때 물체 A의 가속도 크기는?

정답: 2m/s²
(해설: 전체 질량 = 2kg + 3kg = 5kg. 알짜힘 = 10N. 가속도 a = 10 / 5 = 2m/s². 두 물체는 실로 연결되어 함께 움직이므로 가속도가 같습니다.)

✅ 3일차 마무리 체크리스트

• 질량과 무게의 차이를 알고 있는가? (무게 = mg)
• 알짜힘이 0이면 물체는 정지하거나 등속 운동한다는 것을 아는가?
• 작용·반작용은 반드시 서로 다른 두 물체에 작용함을 이해했는가?

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