[일반물리학] serway 대학물리학 10장 2번째 강의 30분 31초 - 이해가 안 가는 부분 질문 (pulley, force, tension, axle, resistance, gravity, rope, torque, rotational motion)

질문 요약

바퀴의 중력과 장력이 같아야 하지만 바퀴를 지탱하는 축에 작용하는 힘과 바퀴의 회전운동을 유지시키는 힘은 어떻게 연결되는 것인지 궁금합니다.

답변 요약

도르래에 작용하는 힘은 장력이며, 이 장력은 축에 의한 항력과 중력의 합으로 표현할 수 있습니다. 또한 실을 줄에 감을 때는 줄과 도르래가 닿아있는 부분에서도 장력이 작용하며, 이 장력에 의한 토크는 회전운동을 가능하게 합니다.

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[일반물리학] serway 대학물리학 10장 2번째 강의 30분 31초 - 이해가 안 가는 부분 질문

안녕하세요. 깊은 고민을 하고 있는 학생분들께 저의 이해에 따른 답변을 제공하고자 합니다. 여기서 다루는 주제는 '도르래와 장력'에 관한 것입니다. 일반적으로 도르래에 작용하는 힘은 장력이며, 이 장력은 축에 의한 항력과 중력의 합으로 표현할 수 있습니다. 또한 실을 줄에 감을 때는 줄과 도르래가 닿아있는 부분에서도 장력이 작용하며, 이 장력에 의한 토크는 회전운동을 가능하게 합니다. 이에 대한 자세한 설명을 아래에서 진행하겠습니다.

1. 축에 작용하는 힘 F와 장력 T의 관계

강의에서 언급한 '축에 작용하는 힘 F는 그 크기가 장력 T와 같아야 한다'는 내용에 대해 혼란스러운 부분이 있으신 것 같습니다. 여기서 말하는 힘 F는 바퀴의 축에 작용하는 힘이며, 바퀴가 회전하는 축에 수직인 방향으로 작용하는 힘입니다. 이 힘 F는 바퀴와 도르래 사이에서 발생하는 마찰력에 의해 발생하며, 바퀴가 위아래로 가속하지 않으려면 이 힘 F가 바퀴의 중력 Mg와 도르래에 닿는 부분에서의 장력 T의 합과 같아야 합니다.

2. 장력과 회전운동

두 번째로, 장력이 항상 회전축에 대한 장력의 작용점 위치 벡터에 수직이라면 경로에 접선 방향 힘 밖에 없게 되고, 그러면 바퀴의 회전운동을 유지시키는 구심 방향 가속도를 일으키는 힘이 무엇인지에 대한 의문입니다. 이 부분은 바퀴의 회전운동에 대한 이해가 필요합니다. 바퀴가 회전하면서 진행하는 경로를 따라 이동하는 힘은 실에 의한 장력이며, 이 장력은 바퀴의 중심을 향해 작용합니다. 따라서, 이 장력은 바퀴의 회전운동을 유지시키는 힘입니다.

회전운동을 이해하는데 있어서 장력의 역할을 잘 이해하는 것이 중요합니다. 장력은 물체를 움직이게 하는 힘의 일종입니다. 움직이는 물체에 작용하는 힘 중에서 장력은 그 물체의 회전운동을 유지시키는 주요 힘이 됩니다. 따라서, 장력이 없으면 바퀴는 회전운동을 계속할 수 없습니다. 이러한 내용을 이해하면 장력이 바퀴의 회전운동을 어떻게 유지시키는지에 대한 의문을 해결할 수 있을 것입니다.

마무리

물리학은 현실 세계의 현상을 이해하고 예측하는 데 도움이 되는 학문입니다. 복잡한 현상도 기본적인 원리를 이해하면 쉽게 해석할 수 있습니다. 위에서 설명한 내용을 통해 도르래와 장력에 대한 이해가 깊어졌기를 바랍니다. 학습을 계속하는 동안 더 깊은 이해를 얻으시길 바랍니다.

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