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분야
hwp2. 만유 인력
3. 조석(만조와 간조)
(1)관성의 법칙
-물체에 작용하는 외력이 0일 경우, 물체는 운동의 상태를 유지하려는 성질이 있다.
-이렇게 정의된 것을 관성이라고 하고, 이것으로 관성계를 정의한다.
-관성계 : 관성의 법칙이 성립하는 계
-엄밀한 의미로는 관성의 법칙은 법칙이라고 할 수 없다. 다만 관성계를 정의하기 위함이 다.
-법칙으로 부르는 이유 : 역사성 때문
갈릴레오의 추론
갈릴레오는 그림과 같이 마주보는 2개의 경사면을 생각했다. 한 경사면에서 굴러 내려온 공은 처음과 거의 같은 높이에 이르려고 할 것이다. 만약 두 번째 경사면의 경사각이 처음보다 작고 길이가 더 길어지더라도 공은 같은 높이에 도달할 것이다. 두 번째 경사각을 계속 작게 하더라도 결과는 같을 것이다. 공은 같은 높이에 도달하려는 경향성이 있던 것이다.
두 번째 경사면의 경사각이 0이 되어 완전한 수평면이 된다면 어떻게 될까? 마찰이 없는 평면이라고 가정한다면 공은 영원히 굴러갈 것이다. 기존의 아리스토텔레스의 주장처럼 공의 본성인 정지 상태로 되돌아가는 것이 아닌 것이었다. 여기에서 관성이라는 것을 생각하게 되었다.
(2)가속도의 법칙
-흔히 말하는 F = ma 가 가속도의 법칙이 아니다. 가속도의 법칙은 힘이 곧 운동 상태를 결정한다는 것을 말해준다.
-F = ma 라는 식은 관성의 법칙에서 정의한 관성계에서 성립하는 운동 방정식이다.
-따라서 F = ma는 힘의 정의가 아니다.
관성계 내에서 힘을 위와 같이 표현할 수 있다. 힘은 관성 질량과 가속도의 곱이므로, 관성 질량과 속력의 시간에 대한 미분값의 곱으로 표현가능하다. 여기에서 운동량을 질량과 속력의 곱이라고 한다면, 즉 이면, 외부에서 외력이 작용하지 않을 때 다음과 같이 표현할 수 있다.
외력이 작용하지 않는다면 미분값이 0 되어야 하므로 운동량이 일정한 어떤 값이 된다는 뜻이다. 다시 말해 운동량이 보존된다.
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