뉴턴 운동 법칙 ② {운동 3법칙, 힘의 평형}

물리학Ⅰ 전개도

 

판서 조직도

 

목표 기출 문제

 

21년도 9월 학평 물리학1(고2) 9번

답: 2번

 

22년도 6월 학평(고2) 물리학1 2번

답: 4번

 

2. 힘이 맺는 관계

 

1) 뉴턴 운동 제3법칙, 작용과 반작용 법칙

 

내기의 꽃, 손목 치기. 맞는 놈도 아프지만 사실 때린 놈도 아픕니다.

 

 

스케이트를 타다가 친구를 밀면 친구만 밀려나는 게 아니라 나도 밀려나요. 내가 친구에게 오른쪽으로 힘을 작용하면 동시에 친구는 나에게 왼쪽으로 힘을 작용하기 때문이에요. 이처럼 힘은 두 물체 사이에서 상호 작용하는데, 이때 두 물체 사이에 작용하는 두 힘은 작용과 반작용 관계를 이룹니다.

 

작용과 반작용의 관계를 맺는 두 힘

	작용	반작용
손목 때리기	'나의 손가락'이 '친구 손목'을 때리는 힘	'친구 손목'이 '나의 손가락'을 때리는 힘
사람 밀기	'나'가 '친구'를 미는 힘	'친구'가 '나'를 미는 힘

 

작용과 반작용의 관계에 있는 두 힘은 '주어와 목적어 위치가 바뀌어 있음'을 확인하세요.

 

① 작용과 반작용의 관계를 맺는 두 힘의 예시

 

 

② 작용과 반작용의 관계를 맺는 두 힘의 특징

ⓐ두 힘은 크기가 같고 방향이 반대이다.

ⓑ두 힘은 서로 다른 물체에 작용한다.

ⓒ두 힘은 동일 작용선상에 있다.

 

2) 힘의 평형

작용 반작용 관계와 평형 관계 비교

작용 반작용 관계인 두 힘	평형 관계인 두 힘

 

공통점 - 두 힘의 크기가 같고, 방향이 반대이다.

차이점 - 작용 반작용 관계의 두 힘은 각각 다른 물체에 작용하지만, 평형 관계의 두 힘은 한 물체에 작용한다.

 

문제 상황에서 두 힘의 관계 정의하기

 

F1과 F2 그리고 F3와 F4, 각각의 주어와 목적어가 뒤바뀐 두 힘들이기에  작용과 반작용의 관계입니다. 

그렇다면 이 그림에서 평형 관계를 맺고 있는 두 힘을 찾아볼까요? 평형 관계에 놓인 두 힘은 크기가 같고 방향이 반대이며, 한 물체에 작용합니다. 그림에서 책이 정지해 있습니다. 책에 작용하는 알짜힘이 0이기 때문이죠. 알짜힘이 0이기 위해서 책에 작용하는 두 힘 F2와 F4는 크기가 같고 방향이 반대여야 합니다. 그리고 F2와 F4는 모두 책이라는 한 물체에 작용하는 힘들이죠. 따라서 F2와 F4, 두 힘은 평형 관계에 있습니다.

 

책뿐만 아니라 책상도 정지해있으니 책상에 작용하는 힘들의 관계도 살펴봅시다.

 

그땐 그랬지 - 카니발

https://www.youtube.com/watch?v=P68jdOdFfE0

 

참 느렸었고 지루한 나날들의 반복이라 시간이 어서 흐르기만을, 빨리 어른이 되기를 바랐던 어렸을 적. 그랬었기에 합격자 발표날 내 이름이 보이던 순간, "드디어 내 세상이 왔다! 고생 끝 행복 시작이다."라 생각했지만 지나고 보니 산다는 건 하루하루가 전쟁이더라고요. 불타오르는 청춘의 시절, 뜨거웠던 사랑이 끝났을 때의 쓰라림과 허무함에 세상이 무너진다고 여겼던, 그런 때도 있었지를 회상하며 지난 추억을 곱씹다 보면 산다는 건 하루하루가 연습과도 같더라고요. 이처럼 삶은 괴로움과 즐거움이 반복되며 쉽사리 끝을 보이지 않는 만만치 않은 무언가더라고요.

 

삶은 작용과 반작용

 

빛이 있으면 암흑이 있고, 맑은 날이 있으면 비 오는 날도 있습니다. 따뜻한 계절이 지나 추운 계절이 오기 마련이고 태어나면 죽기 마련입니다. 이처럼 자연의 기저에는 작용과 반작용, 항상 반대되는 무언가가 있기 마련이에요. 자연은 그런 반대를 그대로 받아들이며 흘러갑니다. 아무 일 없었던 것처럼... 그러나 사람들 대부분은 삶에 즐거움만 가득하기를 바라고 괴로움이 끝이 없다고 불평합니다. 작용이 있으면 반작용이 있듯이 즐거움이 있으면 필연적으로 괴로움이 따라오는 것이 삶의 참모습인데도요. 그걸 받아들이지 못하니 일이 생길 수밖에요.

 

시시포스의 바위

 

삶의 괴로움을 거부하는 사람은 삶의 즐거움까지 빼앗기고 맙니다. 둘 다 갖든지, 둘 다 포기하든지 하나만 선택해야지 둘 중 하나만을 가질 수 없습니다. 괴로움과 즐거움의 반복, 어쩌면 우리의 인생은 시시포스의 인생일지도 모릅니다. 어차피 굴러 떨어지게 될 바위의 필연적인 운명을 감내하면서도 힘겹게 위로 올려보려는 과정, 그 끝없는 반복. 그럼에도 우리는 신화 속 시시포스처럼 각자의 '삶의 바위'를 견뎌야만 합니다. 그 정도의 묵직함이 있어야 경박함과 허풍을 상쇄시키고 끝없는 욕망의 골짜기를 메울 수 있으며 평범한 삶의 소중함을 깨달을 수 있어요. 오늘도 물리를 통해 인생을 배웁니다.

 

 

도전 기출 문제

 

19년도 10월 학평 물리1 2번

답: 2번

 

21년도 9월 모평 물리1 9번

 

답: 2번