자유물체도(Free-body Diagram)

자유 물체도(Free-body Diagram)

운동계(system)에서 뉴턴 제2법칙을 잘 적용하기 위해서는 먼저 계에 작용하는 모든 힘을 알고 있어야 한다.

이 애플릿은 빗면 위의 벽돌에 작용하는 자유 물체도(free-body diagram)를 보여 준다.

사 용 법

1. 빗면 위의 벽돌

: 빗면의 오른쪽 끝의 작은 원을 위/아래로 드래그하면 경사각을 조절할 수 있다.

2. 빨간 화살표는 중력을 나타낸다. (녹색선은 중력의 성분)

: 빨간 화살표를 마우스로 위/아래로 드래그하면 벽돌의 질량을 변화시킬 수 있다. (mg)

3. 노란색 화살표는 수직항력(normal force)을 나타낸다.

(질문) 어떤 조건에서 수직항력이 0이 될까?

4. 벽돌에 작용하는 외부힘은 벽돌의 우측상단의 원으로 조절한다.

(원을 드래그하여 벡터 F의 크기/방향을 변화. 원안을 클릭하면 F=0 이 된다.)

5. 한번 드래그된 벡터의 화살표 끝을 다시 드래그하면 단지 힘의 방향만 변한다

(질문) 언제 가장 큰 알짜힘을 가질까?

6. 수직항력(normal force)은 외부힘 F 와 중력 mg에 의해서 결정된다.

그러면 우리는 벽돌과 빗면 사이의 마찰력을 알게 된다.

7. 파란 화살표는 마찰력이다.

8. 알짜힘(net force)은 모든 힘의 합성이다. (검정 화살표)

9. [선택메뉴]를 통해서 정지마찰계수를 바꿀 수 있다.

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