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물리1 역학문제 이해가안갑니다
게시물ID : science_42455짧은주소 복사하기
작성자 : 자동사냥
추천 : 1
조회수 : 917회
댓글수 : 28개
등록시간 : 2014/10/28 21:40:39
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M m1 m2는 각물체의질량이고 모든 마찰은 무시했을때 m2를 잡고있던 손을 놓으면 물체 M은 어느방향으로 이동하는가를 물어보는데 답은 왼쪽이랍니다. 해설로는 수평방향운동량은 원래 0이므로 m1이 오른쪽으로 이동하게 되면 반대로 M과 m2는 왼쪽으로 이동한다고 하는데 이 설명이 와닿지가않네요.. M이 왼쪽으로 이동한다치면 분명 왼쪽으로 밀어주는 힘이 있다는건데 그 힘의정체를모르겠습니다. 매달려있던 중력만 작용하는 m2가 M을 옆으로 밀리도없고.. 정말 명쾌한 설명한번 듣고싶어요!
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2014-10-28 21:44:57추천 0
본삭금 걸어주시면 설명해들릴께요
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2014-10-28 21:50:10추천 0
본삭금걸었습니다
댓글 0개 ▲
2014-10-28 21:51:00추천 0
저기서 힘은 외부에서 누가 밀어주거나 당겨줘서 하는 힘이 아닙니다.
본래 가지고있던 에너지가 변환되어서 힘이 생기는 것이지요.

음, 쉽게 생각하면 총을 쐈을 때 뒤로 반동이 생기는 것과 같습니다.
물론 이 경우는 총알이 앞으로 나아가기 위해 화약을 터트려서 작용 반작용이 작용하는 것이긴 하지만, 한데 있던 물체가 외부에서 작용하는 힘이 없을 때 서로 반대방향으로 움직인다는 컨셉을 가져와서 생각하시기 바랍니다.

저기서는 중력을 받아서 m2는 아래로 움직이고 줄로 인해 장력을 주고받는 m1은 당연히 오른쪽으로 움직입니다.
여기서 운동량 보존법칙을 생각해보면, 상하로는 주고받는 힘이 없어서 (장력은 당기는 힘만 작용합니다. ) 이 상황에선 좌우방향의 운동량 보존법칙만 생각하겠습니다.
마찰계수가 없으니 마찰력은 무시하면, 외부에서 작용하는 힘은 없습니다.
본래 정지하고 있던 두 물체(사실 세 물체, 하지만 좌우방향으로 움직이는 두 물체만 생각하겠습니다.)의 운동량은 외부에서 작용하는 힘이 없기에 운동량은 보존되어야 하고, 그래서 오른쪽으로 움직이는 작은 물체의 운동량만큼 큰 물체가 왼쪽으로 움직이는 것입니다.

이해하기 어렵겠지만, 작용반작용 & 운동량보존법칙 을 잘 생각해 보시면 됩니다.

공부 열심히 하세요~!
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2014-10-28 22:00:59추천 0
그럼 결국에 M을 왼쪽으로 직접적으로 힘을 가해주는부분이 어딘가요? m2가 M을 밀게되는건가요? 일단 움직인다는는것은 힘을가했단건데 어디서 힘이가해진건지 정말궁금합니다
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2014-10-28 22:06:03추천 0
근데 궁금한게 모든 마찰을 무시한다고 했는데 작용 반작용이 적용이 되는 건가요? 위에 물체가 움직이더라도 아래 물체는 그 힘을 받을 이유가 없을 것 같은데요. 마찰이 0이라면 위에 있는 물체랑 그 아래 있는 물체는 관련이 없는거 같은데요.. ㄷㄷ
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2014-10-28 22:08:12추천 0
그리고 제가 햇갈리는 이유중 하나가 수평방량과 수직방향을 별개로 나눠서 풀어주셨는데 m1이 오른쪽으로 가는걸 상쇄하기위해 M이 왼쪽으로 간다 이말 맞죠? 근데 이미 m2가 중력으로 인해 생기는힘으로 m1이 잡아당겨지는건데 굳이 왜 m1과 M을 운동량법칙으로 상쇄시키는건지 이해가잘안되요ㅠ 그래서 저는 처음에 M은 안움직이고 정지래있다라고 답을적었거든요....
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2014-10-28 22:13:49추천 0
등껍질/ 네 하이탑 물리1 한 5년전쯤에 출판된거구요 경시대회문예시문제인데 마찰이 없다고 가정되잇고 해설에보면면 마찰력과 반작용언급은 없습니다. 운동량ㅇ로만 설명하는데 23살되서 물리1다시 공부하려다보니 먹먹하네요. 다른 문제들은 머릿속으로 시뮬래이션돌리면 "아 이렇게 움직이겠구나"하겠는데 이건 그게 안되네요.
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[본인삭제]큐타로
2014-10-28 22:16:07추천 0
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[본인삭제]긍정세상
2014-10-28 22:17:08추천 0
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2014-10-28 22:18:24추천 0
답에 나온대로 왼쪽으로 움직이려면 M과 m1사이의 마찰력은 존재하고 M과 지면사이의 마찰력이 존재 안하는 희한한 경우죠
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2014-10-28 22:20:25추천 0
아 위에 잘못적어서 다시적어요.
모든 마찰이 없다면 M은 정지해있고 m1, m2는 같은 가속도 a=m1*g/(m1+m2) 로 움직일겁니다. m1과 M사이에 마찰력이 없으면 반작용도 없죠
댓글 0개 ▲
2014-10-28 22:20:32추천 0
작용하는 힘의 방향을 그려보셔요 ㅋ
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2014-10-28 22:22:22추천 0
마찰을 무시했으니 마찰력이 작용하지 않고, 힘을 주고받지 않으니 작용 반작용 법칙이 적용되지 않습니다.
위 물체가 움직이는 것이 '마찰력'에 의해 아래 물체를 움직이게 하진 않는 이유입니다.

수직과 수평으로 나누는 이유는, 두 방향으로의 힘이나 속도는 서로에게 영향을 미치지 않기 때문에 두 방향으로 나누어 생각하면 편하기 때문입니다.
(수평으로 밀면 수평으로만 밀리지 위로 뜨거나 하지 않잖아요. 음... 그리고 바닥에 있는 물체를 대각선으로 당기면 앞으로 당겨오기도 하지만 바닥에서 뜨기도 하잖아요? 그래서 대각선으로 힘을 가하는 것을 수직방향, 수평방향으로 나눕니다. 두 방향의 힘은 독립적이니까요.)

m2는 m1이 아래로 움직이는 것이 '줄'로 인해 연결되어 있어서 그 힘이 전해지는 것입니다.
위에서 말씀드린것 처럼 수직방향으로 움직이는 것은 수평방향으로 움직이는 것에 영향을 주지 않는데, '줄'로 인해 영향을 주고 있는 이 경우에는
굳이 m1과 M을 운동량법칙으로 생각을 해줘야합니다.
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2014-10-28 22:25:59추천 0
1 윗글에서 운동량보존 때문에 왼쪽으로 움직인다고 하시고 작용반작용이 성립이 안된다고 말씀하셨는데 M이 왼쪽으로 갈수 있나요?
m1과 M 사이에 작용반작용이 없으면 두개를 같은 계로 고려해서 운동량보존을 말할 수가 없을것같은데..
애초에 정지해 있다면 M에 작용하는 힘이 없는데 어떻게 왼쪽으로 움직일수 있나요?
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2014-10-28 22:29:04추천 0
11 운동량보존법칙을 이용하려면 위에 제가쓴대로 M과 지면의 마찰은 무시하고 m1과 M 사이에 마찰은 존재하는 경우일때 가능한거 아닌가요
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2014-10-28 22:45:34추천 0
M과 m1사이의 마찰은없지만 도르래 자체가 M에 붙어있으므로 M m1 m2세 물체가 모두 한 계로 묶어집니다. 저는 정맑ㅇ금한게 결국에 M이 왼쪽으로 움직이게하는 힘이 어디서 작용하는지알고싶은데...이해가 왜캐안될까요? ㅠ
m2가 M을 밀어버리는건가요?
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2014-10-28 22:47:07추천 0
M과 지면사이의 마찰이 무시되고, M과 m1사이의 마찰이 존재한다면 M은 왼쪽이 아니라 오른쪽으로 움직이게 되겠지요.
'계'라는 것이 '마찰력'과 같이 접촉력으로 이어지거나 해서 생기는 개념은 아닙니다.
그저 '한 데 두고 보는' 것이지요.

세상에 존재하는 것이 저 두 물체 밖에 없다고 생각하면 전체적인 운동량 보존이 성립해야하지 않을까요??
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2014-10-28 22:56:08추천 0
밤찡님 그래서 결국 M이 왼쪽으로 가게 밀어주는 작용점이 어딘가요? 도르래부분인가요? 아니면 m2인가요?? 아니면 그런 개념을 여기선 따질수가없는건가요?? M이 생물체라면 어디서 자신을 밀어내는 느낌을받는건가요??
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2014-10-28 22:56:52추천 3
운동량 보존 때문에 M 운동이 생긴다는 사실을 알 수 있더라도, 똑같은 운동을 힘의 관계를 통해서도 설명할 수 있어야 한다는 글쓰신 분의 생각이 타당하다고 저는 생각하거든요. 그래서 찾아봤습니다.

제 생각에 힘은 도르레에서, 왼쪽 아래 45도 방향으로 작용합니다. 왜냐면 m1과 m2를 잇고 있는 실에 장력이 양쪽으로 똑같은 크기로(작용과 반작용의 법칙) 작용하는데 그게 도르레 부분에서 꺾이면서 합력을 이루거든요.

합력이 왼쪽 아래 방향으로 작용하지만 아래 방향 성분은 바닥이 M에 전달하는 수직항력으로 상쇄되고 왼쪽 방향 성분만 남아서 M을 왼쪽으로 밉니다.

"계 안에 있는 물체가 계 안에 있는 물체를 미는 거니까 계 전체의 이동에 영향을 안 줘야 되는 거 아닌가?"라는 반론이 있을 수 있을 거 같애서 다시 생각을 해봤는데, 이 경우에는 힘이 계 안에서 나온 게 아니라 계 밖으로부터 중력(m2g)의 형태로 주어진 거라서 말이 되는 거 같습니다. 틀린 부분 있으면 지적 부탁드립니다.
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2014-10-28 23:01:15추천 0
아하, 맞네요....
대답하면서도 께림찍함을 떨치지 못했었는데.... 도르래가 답이었네요.
감사합니다.
댓글 0개 ▲
2014-10-28 23:05:47추천 0
Elflaco/ 아 제가 이런걸원했어요! 결국엔 도르래에 힘이걸리는거죠?? 그럼 이경우는 도르래있는곳을 손으로 왼쪽아래 대각선방향으로 눌러주는거랑 비슷한경우인거죠??
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2014-10-28 23:07:35추천 0
밤찡님도 감사햐요 제가 물리초짜라그런지 운동량보존개념으로 운동량이 어떻게 분배되야하는지에 대한 개념이 부족한거같습니다.
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2014-10-28 23:18:47추천 0
근데 이런 상황을 실생활에서도 생각해볼수있는 예시가있을까요?
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2014-10-29 00:39:38추천 0
실생활이라... 이게 하도 초현실적인 상황이라서요...
댓글 0개 ▲
2014-10-29 00:40:33추천 0
그러고보니 저 바닥도 없다면 M은 왼쪽 밑으로 옮겨가겠군요... 그럼 줄이랑 m1 m2는 m이랑 분리되려나
댓글 0개 ▲
[본인삭제]평범한천재.
2014-10-29 01:58:01추천 0
댓글 0개 ▲
[본인삭제]평범한천재.
2014-10-29 02:20:24추천 0
댓글 0개 ▲
2014-10-29 11:48:34추천 0
바퀴가 달린 의자 위에서 무거운 물체를 들고 팔을 순간적으로 앞으로 뻗으면 위와 같은 상황입니다.
한번 실제로 해보면 직관적으로 이해가 될것입니다.
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2014-10-29 16:37:23추천 0
1/ 그건 작용반작용법칙아닌가요?? 물위에 떠있는 보트위에있던사람이 들고있던 무거운공을 앞으로 던질때 배가 뒤로밀린다는 작용반작용법칙의 예랑 같은경우 아닌가요??
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2014-10-30 00:10:56추천 0
좀 뒷북이긴 한데요,

둘 다 맞습니다. 운동량 관점에서 볼 때는 운동량 보존 법칙이면서, 힘 관점에서 볼 때는 작용과 반작용이예요. 그런 점에서 봤을 때 글에서 질문 주신 상황이랑 비슷한 경우인 거죠

약간의 부정확함을 감수하고 개략적으로 설명을 드려 볼게요. 힘(F=ma)는 운동량(mv)의 시간에 관한 미분값이라는 점에 주목하실 필요가 있습니다. 계 전체의 운동량의 총합이 변하지 않았다는 것은 계 내에 있는 각 요소가 갖는 운동량의 변화량의 합이 0이라는 거거든요. 그 가정을 시간에 관해서 미분해주면 힘의 총합이 0이라는 것과 연결됩니다. 물체 두 개로만 이루어진 아주 단순한 계를 생각해 볼 때, 이 얘기는 곧 물체들끼리 서로 주고 받는 힘이 크기는 같고 방향은 정확히 반대라는 얘기니까 작용과 반작용의 법칙이랑 같은 얘기가 되죠.
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2014-10-30 00:20:08추천 0
여기서 힘을 고려하지 않고 운동량의 관계만을 분석하는 물리학을 '운동학(kinematics)'이라고 하고, 힘을 고려하면서 물체의 운동을 분석하는 물리학을 '운동역학(kinetics)'이라고 하며 이 둘을 아울러 '동역학(dynamics)'이라고 한다네요. 말하자면 똑같은 상황인데 운동량 보존의 관점에서 보는 것은 운동학적 해석일 것이고, 작용 반작용의 관점에서 보는 것은 운동역학적 해석이 될 것 같습니다.
참고한 자료 : http://100.daum.net/encyclopedia/mobile/view.do?docid=b05d1563a
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2014-10-30 00:25:56추천 0
11중간에 오타 있습니다
그 가정을 시간에 관해서 미분해주면 -> 그 과정을 시간에 관해서 미분해주면
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