1
00:00:00,680 --> 00:00:04,610
어떤 커다란
얼어있는 호수 또는

2
00:00:04,610 --> 00:00:06,080
커다란 연못이
있다고 합시다

3
00:00:06,080 --> 00:00:09,750
이곳에 두꺼운
얼음이 있다고 할 때

4
00:00:09,750 --> 00:00:11,830
얼음의 평평한
표면을 그리고

5
00:00:11,830 --> 00:00:14,710
두 개의 네모난
얼음 조각을 두겠습니다

6
00:00:14,710 --> 00:00:17,650
이곳에 한 개의
조각을 두고

7
00:00:17,650 --> 00:00:21,814
이곳에 한 개의
조각을 두고

8
00:00:21,814 --> 00:00:23,980
이 곳에 또 다른
얼음 조각을 두겠습니다

9
00:00:23,980 --> 00:00:26,220
이 곳에 또 다른
얼음 조각을 두겠습니다

10
00:00:30,490 --> 00:00:33,510
두 조각은
모양과 성질이 동일합니다

11
00:00:33,510 --> 00:00:35,230
둘 다 5kg이고

12
00:00:35,230 --> 00:00:38,280
둘 다 5kg이고

13
00:00:42,490 --> 00:00:46,310
둘의 질량이
5kg입니다

14
00:00:46,310 --> 00:00:48,700
한 가지 차이점이 있다면

15
00:00:48,700 --> 00:00:51,620
연못에 대해서
상대적으로

16
00:00:51,620 --> 00:00:56,120
왼쪽 조각은
가만히 있고

17
00:00:56,120 --> 00:00:59,310
오른쪽 조각은
일정한 상대 속도로

18
00:00:59,310 --> 00:01:02,745
움직이고 있습니다

19
00:01:02,745 --> 00:01:06,460
오른쪽을 향한
일정한 상대 속도입니다

20
00:01:06,460 --> 00:01:08,950
그리고 이 상대 속도는

21
00:01:08,950 --> 00:01:13,890
5m/s입니다

22
00:01:13,890 --> 00:01:17,164
여기서 얼음 표면 위에
또 얼음 조각을 두겠다고 한 이유는

23
00:01:17,164 --> 00:01:19,330
이 영상에서는 마찰력이

24
00:01:19,330 --> 00:01:23,540
무시할 만큼 작다고
가정할 것이기 때문입니다

25
00:01:23,540 --> 00:01:26,360
그렇다면 움직이지
않고 있는 물체

26
00:01:26,360 --> 00:01:29,590
다시 말해서 속도가
0인 물체

27
00:01:29,590 --> 00:01:32,440
또는 일정한 속도를
가진 물체에 대해서

28
00:01:32,440 --> 00:01:35,314
뉴턴의 첫번째 법칙으로부터
무엇을 알 수 있을까요?

29
00:01:35,314 --> 00:01:36,730
뉴턴의 첫 번째 법칙은

30
00:01:36,730 --> 00:01:41,180
속도가 일정한 물체는
힘의 균형이 깨지거나

31
00:01:41,180 --> 00:01:43,930
어떤 알짜힘이
작용하지 않는 이상

32
00:01:43,930 --> 00:01:47,110
그 속도를 계속 유지하거나

33
00:01:47,110 --> 00:01:49,774
계속 속도가 0인 상태로
정지해 있을 것이라 말합니다

34
00:01:49,774 --> 00:01:51,190
이 상황에서
생각해 봅시다

35
00:01:51,190 --> 00:01:52,850
두 가지 경우 모두

36
00:01:52,850 --> 00:01:56,140
물체에 작용하는
불균형한 힘

37
00:01:56,140 --> 00:01:58,532
즉 알짜힘이
없어야 합니다

38
00:01:58,532 --> 00:01:59,990
그런데 사실은

39
00:01:59,990 --> 00:02:02,280
이 물체들은 지구 
위에 있으므로

40
00:02:02,280 --> 00:02:05,830
두 물체 모두에 작용하는
알짜힘이 있습니다

41
00:02:05,830 --> 00:02:08,780
두 물체 모두
지구 표면 위에 있고

42
00:02:08,780 --> 00:02:10,949
질량을 갖고 있으므로

43
00:02:10,949 --> 00:02:14,460
아래쪽 방향으로
중력이 작용할 것입니다

44
00:02:14,460 --> 00:02:15,900
아래쪽 방향으로
중력이 작용할 것입니다

45
00:02:15,900 --> 00:02:20,140
두 얼음 조각에 모두
아래쪽 방향의

46
00:02:20,140 --> 00:02:22,630
중력이 작용합니다

47
00:02:22,630 --> 00:02:25,810
그리고 그 중력의
크기는

48
00:02:25,810 --> 00:02:29,540
지구 표면 근처에서의
중력장에 (중력장은 벡터입니다)

49
00:02:29,540 --> 00:02:32,910
지구 표면 근처에서의
중력장에 (중력장은 벡터입니다)

50
00:02:32,910 --> 00:02:37,220
물체의 질량을
곱한 것과 같을 것입니다

51
00:02:37,220 --> 00:02:41,050
5kg 의 질량 말입니다

52
00:02:41,050 --> 00:02:47,040
여기서 중력가속도 g는
9.8m/s²입니다

53
00:02:47,040 --> 00:02:49,290
따라서 5에
9.8을 곱합니다

54
00:02:49,290 --> 00:02:53,000
결국 49kg·m/s²

55
00:02:53,000 --> 00:02:56,080
즉 49N 의 힘임을
알 수 있습니다

56
00:02:56,080 --> 00:02:58,670
여기에서의 의문점은

57
00:02:58,670 --> 00:03:02,490
뉴턴 제 1법칙에서는
어떤 물체가

58
00:03:02,490 --> 00:03:04,250
알짜힘이 없을 때에만

59
00:03:04,250 --> 00:03:06,610
계속 정지하거나
운동상태를 유지할 것이라 했는데

60
00:03:06,610 --> 00:03:08,580
계속 정지하거나
운동상태를 유지할 것이라 했는데

61
00:03:08,580 --> 00:03:10,340
여기서의 그림에 의하면

62
00:03:10,340 --> 00:03:13,320
알짜힘이 존재하는 것처럼
보인다는 것입니다

63
00:03:13,320 --> 00:03:16,780
49N 의 힘이 물체를
아래로 당기는 것처럼 보입니다

64
00:03:16,780 --> 00:03:17,740
49N 의 힘이 물체를
아래로 당기는 것처럼 보입니다

65
00:03:17,740 --> 00:03:20,900
그런데 사실은
그렇지가 않습니다

66
00:03:20,900 --> 00:03:23,860
물체 아래쪽에
얼음이 놓여 있으므로

67
00:03:23,860 --> 00:03:25,200
물체는 아래로 가속되지는
않을 것입니다

68
00:03:25,200 --> 00:03:32,640
물체는 아래로 가속되지는
않을 것입니다

69
00:03:32,640 --> 00:03:35,930
그렇다면 여기에서

70
00:03:35,930 --> 00:03:42,350
얼음 조각이
지구 중심방향으로 받는

71
00:03:42,350 --> 00:03:44,990
중력을 상쇄시켜

72
00:03:44,990 --> 00:03:47,600
얼음 조각이
가만히 있도록 하는

73
00:03:47,600 --> 00:03:51,320
힘은 무엇일까요?

74
00:03:51,320 --> 00:03:53,610
물체를 지구 중심
방향으로 가속시켜

75
00:03:53,610 --> 00:03:56,240
자유낙하시키는 힘
말입니다

76
00:03:56,240 --> 00:04:01,210
답은 '얼음 바닥이 아니면

77
00:04:01,210 --> 00:04:04,400
얼음 조각은
떨어질 것이므로

78
00:04:04,400 --> 00:04:07,420
얼음 바닥이
중력 반대방향의

79
00:04:07,420 --> 00:04:09,630
힘을 제공한다' 입니다

80
00:04:09,630 --> 00:04:13,390
얼음 바닥이
중력 반대방향으로

81
00:04:13,390 --> 00:04:15,750
상쇄되는 힘을
제공합니다

82
00:04:15,750 --> 00:04:17,839
따라서 중력과
크기는 같고

83
00:04:17,839 --> 00:04:20,220
방향은 반대인
힘이 될 것입니다

84
00:04:20,220 --> 00:04:23,730
여기에서 물체에
작용하는 중력은

85
00:04:23,730 --> 00:04:27,690
아래방향으로 49N이므로

86
00:04:27,690 --> 00:04:32,150
이는 바닥이 얼음 조각에 가하는
위쪽방향의 힘과 완전히 상쇄됩니다

87
00:04:32,150 --> 00:04:37,560
바닥이 가하는 힘 역시
49N이 될 것입니다

88
00:04:37,560 --> 00:04:39,320
따라서 우리는 여전히

89
00:04:39,320 --> 00:04:41,650
뉴턴의 법칙을 적용해도
되겠습니다

90
00:04:41,650 --> 00:04:45,100
수직 방향으로는
알짜힘이 없음을 알았고

91
00:04:45,100 --> 00:04:47,810
수평 방향으로도
당연히 알짜힘이 없기 때문입니다

92
00:04:47,810 --> 00:04:51,740
이러한 이유로
왼쪽 얼음 조각의

93
00:04:51,740 --> 00:04:53,140
수평방향 속도가
0이고

94
00:04:53,140 --> 00:04:56,010
오른쪽 얼음 조각이
일정한 속도를 갖는 것입니다

95
00:04:56,010 --> 00:04:57,570
그리고 두 조각 모두

96
00:04:57,570 --> 00:04:58,970
수직 방향으로
가속하지 않습니다

97
00:04:58,970 --> 00:05:01,520
얼음 바닥이
얼음 조각을

98
00:05:01,520 --> 00:05:03,470
받쳐주는 힘을
제공하면서

99
00:05:03,470 --> 00:05:05,920
중력을 상쇄시키기
때문입니다

100
00:05:05,920 --> 00:05:09,740
여기서 받치는 힘은
'수직 항력'이라고 부릅니다

101
00:05:09,740 --> 00:05:14,570
여기서 수직항력은
위쪽 방향으로 49N입니다

102
00:05:14,570 --> 00:05:17,040
오른쪽 조각에도
마찬가지 입니다

103
00:05:17,040 --> 00:05:20,150
수직항력에 대한 내용은
나중에 더 다루겠습니다

104
00:05:20,150 --> 00:05:22,610
수직항력은 어떤
표면에 놓여 있는

105
00:05:22,610 --> 00:05:24,380
물체에 대하여
표면과 수직으로

106
00:05:24,380 --> 00:05:25,630
작용하는 힘입니다

107
00:05:25,630 --> 00:05:27,463
수직항력은
마찰력 등에 대해 논의할 때

108
00:05:27,463 --> 00:05:29,692
중요하게 작용합니다

109
00:05:29,692 --> 00:05:32,150
나중의 영상들에서
경사면 위에 놓인

110
00:05:32,150 --> 00:05:35,220
물체에 대해서
다룰 것입니다

111
00:05:35,220 --> 00:05:36,120
이렇게 말입니다

112
00:05:36,120 --> 00:05:38,440
이 경사면에서

113
00:05:38,440 --> 00:05:40,080
물체에 가하는
수직항력은

114
00:05:40,080 --> 00:05:44,364
경사의 표면에
수직일 것입니다

115
00:05:44,364 --> 00:05:46,530
그리고 이 힘은 사실

116
00:05:46,530 --> 00:05:48,760
근본적으로는
전자기력입니다

117
00:05:48,760 --> 00:05:56,080
만약 얼음의 분자가
보일 정도로 확대하면

118
00:05:56,080 --> 00:05:58,590
심지어 원자까지
보일 정도로 확대하면

119
00:05:58,590 --> 00:06:01,840
심지어 원자까지
보일 정도로 확대하면

120
00:06:01,840 --> 00:06:06,320
얼음 조각이
아래로 떨어지는 것을

121
00:06:06,320 --> 00:06:09,030
막아주고 있는 것은

122
00:06:09,030 --> 00:06:13,480
분자들이 서로
통과할 수 없도록 하는

123
00:06:13,480 --> 00:06:16,070
분자들 간의 압력인데

124
00:06:16,070 --> 00:06:19,420
물 분자 말고
얼음에 있는

125
00:06:19,420 --> 00:06:21,530
원자 단위까지 생각해보면

126
00:06:21,530 --> 00:06:23,720
원자를 그려보겠습니다

127
00:06:24,890 --> 00:06:33,300
얼음 조각 아래쪽 분자를
확대해서 그려보겠습니다

128
00:06:33,300 --> 00:06:40,044
산소와 두 개의
수소가 있고

129
00:06:40,044 --> 00:06:41,710
이것들은
격자 구조를 형성합니다

130
00:06:41,710 --> 00:06:45,980
자세한 건
화학 영상에서 찾아보세요

131
00:06:45,980 --> 00:06:48,880
얼음바닥 위쪽의 분자를
확대해서 그려보면

132
00:06:48,880 --> 00:06:53,500
이렇게 그릴 수 있습니다

133
00:06:53,500 --> 00:06:55,810
구조는 같습니다

134
00:06:55,810 --> 00:06:58,710
위쪽 분자가
아래로 떨어지지 않도록

135
00:06:58,710 --> 00:07:02,200
두 분자 사이 거리를
유지하는 힘은

136
00:07:02,200 --> 00:07:05,330
위쪽과 아래쪽 분자에
각각 존재하는

137
00:07:05,330 --> 00:07:06,950
전자들 사이의 반발력입니다

138
00:07:06,950 --> 00:07:10,570
이 힘은 거시적인
수준에서는 접촉할 때의 힘이지만

139
00:07:10,570 --> 00:07:13,110
미시적인 수준
즉 원자 단위의 수준에서는

140
00:07:13,110 --> 00:07:17,870
전자기적인
반발력이 됩니다