WEBVTT

00:00:00.680 --> 00:00:04.610
어떤 커다란
얼어있는 호수 또는

00:00:04.610 --> 00:00:06.080
커다란 연못이
있다고 합시다

00:00:06.080 --> 00:00:09.750
이곳에 두꺼운
얼음이 있다고 할 때

00:00:09.750 --> 00:00:11.830
얼음의 평평한
표면을 그리고

00:00:11.830 --> 00:00:14.710
두 개의 네모난
얼음 조각을 두겠습니다

00:00:14.710 --> 00:00:17.650
이곳에 한 개의
조각을 두고

00:00:17.650 --> 00:00:21.814
이곳에 한 개의
조각을 두고

00:00:21.814 --> 00:00:23.980
이 곳에 또 다른
얼음 조각을 두겠습니다

00:00:23.980 --> 00:00:26.220
이 곳에 또 다른
얼음 조각을 두겠습니다

00:00:30.490 --> 00:00:33.510
두 조각은
모양과 성질이 동일합니다

00:00:33.510 --> 00:00:35.230
둘 다 5kg이고

00:00:35.230 --> 00:00:38.280
둘 다 5kg이고

00:00:42.490 --> 00:00:46.310
둘의 질량이
5kg입니다

00:00:46.310 --> 00:00:48.700
한 가지 차이점이 있다면

00:00:48.700 --> 00:00:51.620
연못에 대해서
상대적으로

00:00:51.620 --> 00:00:56.120
왼쪽 조각은
가만히 있고

00:00:56.120 --> 00:00:59.310
오른쪽 조각은
일정한 상대 속도로

00:00:59.310 --> 00:01:02.745
움직이고 있습니다

00:01:02.745 --> 00:01:06.460
오른쪽을 향한
일정한 상대 속도입니다

00:01:06.460 --> 00:01:08.950
그리고 이 상대 속도는

00:01:08.950 --> 00:01:13.890
5m/s입니다

00:01:13.890 --> 00:01:17.164
여기서 얼음 표면 위에
또 얼음 조각을 두겠다고 한 이유는

00:01:17.164 --> 00:01:19.330
이 영상에서는 마찰력이

00:01:19.330 --> 00:01:23.540
무시할 만큼 작다고
가정할 것이기 때문입니다

00:01:23.540 --> 00:01:26.360
그렇다면 움직이지
않고 있는 물체

00:01:26.360 --> 00:01:29.590
다시 말해서 속도가
0인 물체

00:01:29.590 --> 00:01:32.440
또는 일정한 속도를
가진 물체에 대해서

00:01:32.440 --> 00:01:35.314
뉴턴의 첫번째 법칙으로부터
무엇을 알 수 있을까요?

00:01:35.314 --> 00:01:36.730
뉴턴의 첫 번째 법칙은

00:01:36.730 --> 00:01:41.180
속도가 일정한 물체는
힘의 균형이 깨지거나

00:01:41.180 --> 00:01:43.930
어떤 알짜힘이
작용하지 않는 이상

00:01:43.930 --> 00:01:47.110
그 속도를 계속 유지하거나

00:01:47.110 --> 00:01:49.774
계속 속도가 0인 상태로
정지해 있을 것이라 말합니다

00:01:49.774 --> 00:01:51.190
이 상황에서
생각해 봅시다

00:01:51.190 --> 00:01:52.850
두 가지 경우 모두

00:01:52.850 --> 00:01:56.140
물체에 작용하는
불균형한 힘

00:01:56.140 --> 00:01:58.532
즉 알짜힘이
없어야 합니다

00:01:58.532 --> 00:01:59.990
그런데 사실은

00:01:59.990 --> 00:02:02.280
이 물체들은 지구 
위에 있으므로

00:02:02.280 --> 00:02:05.830
두 물체 모두에 작용하는
알짜힘이 있습니다

00:02:05.830 --> 00:02:08.780
두 물체 모두
지구 표면 위에 있고

00:02:08.780 --> 00:02:10.949
질량을 갖고 있으므로

00:02:10.949 --> 00:02:14.460
아래쪽 방향으로
중력이 작용할 것입니다

00:02:14.460 --> 00:02:15.900
아래쪽 방향으로
중력이 작용할 것입니다

00:02:15.900 --> 00:02:20.140
두 얼음 조각에 모두
아래쪽 방향의

00:02:20.140 --> 00:02:22.630
중력이 작용합니다

00:02:22.630 --> 00:02:25.810
그리고 그 중력의
크기는

00:02:25.810 --> 00:02:29.540
지구 표면 근처에서의
중력장에 (중력장은 벡터입니다)

00:02:29.540 --> 00:02:32.910
지구 표면 근처에서의
중력장에 (중력장은 벡터입니다)

00:02:32.910 --> 00:02:37.220
물체의 질량을
곱한 것과 같을 것입니다

00:02:37.220 --> 00:02:41.050
5kg 의 질량 말입니다

00:02:41.050 --> 00:02:47.040
여기서 중력가속도 g는
9.8m/s²입니다

00:02:47.040 --> 00:02:49.290
따라서 5에
9.8을 곱합니다

00:02:49.290 --> 00:02:53.000
결국 49kg·m/s²

00:02:53.000 --> 00:02:56.080
즉 49N 의 힘임을
알 수 있습니다

00:02:56.080 --> 00:02:58.670
여기에서의 의문점은

00:02:58.670 --> 00:03:02.490
뉴턴 제 1법칙에서는
어떤 물체가

00:03:02.490 --> 00:03:04.250
알짜힘이 없을 때에만

00:03:04.250 --> 00:03:06.610
계속 정지하거나
운동상태를 유지할 것이라 했는데

00:03:06.610 --> 00:03:08.580
계속 정지하거나
운동상태를 유지할 것이라 했는데

00:03:08.580 --> 00:03:10.340
여기서의 그림에 의하면

00:03:10.340 --> 00:03:13.320
알짜힘이 존재하는 것처럼
보인다는 것입니다

00:03:13.320 --> 00:03:16.780
49N 의 힘이 물체를
아래로 당기는 것처럼 보입니다

00:03:16.780 --> 00:03:17.740
49N 의 힘이 물체를
아래로 당기는 것처럼 보입니다

00:03:17.740 --> 00:03:20.900
그런데 사실은
그렇지가 않습니다

00:03:20.900 --> 00:03:23.860
물체 아래쪽에
얼음이 놓여 있으므로

00:03:23.860 --> 00:03:25.200
물체는 아래로 가속되지는
않을 것입니다

00:03:25.200 --> 00:03:32.640
물체는 아래로 가속되지는
않을 것입니다

00:03:32.640 --> 00:03:35.930
그렇다면 여기에서

00:03:35.930 --> 00:03:42.350
얼음 조각이
지구 중심방향으로 받는

00:03:42.350 --> 00:03:44.990
중력을 상쇄시켜

00:03:44.990 --> 00:03:47.600
얼음 조각이
가만히 있도록 하는

00:03:47.600 --> 00:03:51.320
힘은 무엇일까요?

00:03:51.320 --> 00:03:53.610
물체를 지구 중심
방향으로 가속시켜

00:03:53.610 --> 00:03:56.240
자유낙하시키는 힘
말입니다

00:03:56.240 --> 00:04:01.210
답은 '얼음 바닥이 아니면

00:04:01.210 --> 00:04:04.400
얼음 조각은
떨어질 것이므로

00:04:04.400 --> 00:04:07.420
얼음 바닥이
중력 반대방향의

00:04:07.420 --> 00:04:09.630
힘을 제공한다' 입니다

00:04:09.630 --> 00:04:13.390
얼음 바닥이
중력 반대방향으로

00:04:13.390 --> 00:04:15.750
상쇄되는 힘을
제공합니다

00:04:15.750 --> 00:04:17.839
따라서 중력과
크기는 같고

00:04:17.839 --> 00:04:20.220
방향은 반대인
힘이 될 것입니다

00:04:20.220 --> 00:04:23.730
여기에서 물체에
작용하는 중력은

00:04:23.730 --> 00:04:27.690
아래방향으로 49N이므로

00:04:27.690 --> 00:04:32.150
이는 바닥이 얼음 조각에 가하는
위쪽방향의 힘과 완전히 상쇄됩니다

00:04:32.150 --> 00:04:37.560
바닥이 가하는 힘 역시
49N이 될 것입니다

00:04:37.560 --> 00:04:39.320
따라서 우리는 여전히

00:04:39.320 --> 00:04:41.650
뉴턴의 법칙을 적용해도
되겠습니다

00:04:41.650 --> 00:04:45.100
수직 방향으로는
알짜힘이 없음을 알았고

00:04:45.100 --> 00:04:47.810
수평 방향으로도
당연히 알짜힘이 없기 때문입니다

00:04:47.810 --> 00:04:51.740
이러한 이유로
왼쪽 얼음 조각의

00:04:51.740 --> 00:04:53.140
수평방향 속도가
0이고

00:04:53.140 --> 00:04:56.010
오른쪽 얼음 조각이
일정한 속도를 갖는 것입니다

00:04:56.010 --> 00:04:57.570
그리고 두 조각 모두

00:04:57.570 --> 00:04:58.970
수직 방향으로
가속하지 않습니다

00:04:58.970 --> 00:05:01.520
얼음 바닥이
얼음 조각을

00:05:01.520 --> 00:05:03.470
받쳐주는 힘을
제공하면서

00:05:03.470 --> 00:05:05.920
중력을 상쇄시키기
때문입니다

00:05:05.920 --> 00:05:09.740
여기서 받치는 힘은
'수직 항력'이라고 부릅니다

00:05:09.740 --> 00:05:14.570
여기서 수직항력은
위쪽 방향으로 49N입니다

00:05:14.570 --> 00:05:17.040
오른쪽 조각에도
마찬가지 입니다

00:05:17.040 --> 00:05:20.150
수직항력에 대한 내용은
나중에 더 다루겠습니다

00:05:20.150 --> 00:05:22.610
수직항력은 어떤
표면에 놓여 있는

00:05:22.610 --> 00:05:24.380
물체에 대하여
표면과 수직으로

00:05:24.380 --> 00:05:25.630
작용하는 힘입니다

00:05:25.630 --> 00:05:27.463
수직항력은
마찰력 등에 대해 논의할 때

00:05:27.463 --> 00:05:29.692
중요하게 작용합니다

00:05:29.692 --> 00:05:32.150
나중의 영상들에서
경사면 위에 놓인

00:05:32.150 --> 00:05:35.220
물체에 대해서
다룰 것입니다

00:05:35.220 --> 00:05:36.120
이렇게 말입니다

00:05:36.120 --> 00:05:38.440
이 경사면에서

00:05:38.440 --> 00:05:40.080
물체에 가하는
수직항력은

00:05:40.080 --> 00:05:44.364
경사의 표면에
수직일 것입니다

00:05:44.364 --> 00:05:46.530
그리고 이 힘은 사실

00:05:46.530 --> 00:05:48.760
근본적으로는
전자기력입니다

00:05:48.760 --> 00:05:56.080
만약 얼음의 분자가
보일 정도로 확대하면

00:05:56.080 --> 00:05:58.590
심지어 원자까지
보일 정도로 확대하면

00:05:58.590 --> 00:06:01.840
심지어 원자까지
보일 정도로 확대하면

00:06:01.840 --> 00:06:06.320
얼음 조각이
아래로 떨어지는 것을

00:06:06.320 --> 00:06:09.030
막아주고 있는 것은

00:06:09.030 --> 00:06:13.480
분자들이 서로
통과할 수 없도록 하는

00:06:13.480 --> 00:06:16.070
분자들 간의 압력인데

00:06:16.070 --> 00:06:19.420
물 분자 말고
얼음에 있는

00:06:19.420 --> 00:06:21.530
원자 단위까지 생각해보면

00:06:21.530 --> 00:06:23.720
원자를 그려보겠습니다

00:06:24.890 --> 00:06:33.300
얼음 조각 아래쪽 분자를
확대해서 그려보겠습니다

00:06:33.300 --> 00:06:40.044
산소와 두 개의
수소가 있고

00:06:40.044 --> 00:06:41.710
이것들은
격자 구조를 형성합니다

00:06:41.710 --> 00:06:45.980
자세한 건
화학 영상에서 찾아보세요

00:06:45.980 --> 00:06:48.880
얼음바닥 위쪽의 분자를
확대해서 그려보면

00:06:48.880 --> 00:06:53.500
이렇게 그릴 수 있습니다

00:06:53.500 --> 00:06:55.810
구조는 같습니다

00:06:55.810 --> 00:06:58.710
위쪽 분자가
아래로 떨어지지 않도록

00:06:58.710 --> 00:07:02.200
두 분자 사이 거리를
유지하는 힘은

00:07:02.200 --> 00:07:05.330
위쪽과 아래쪽 분자에
각각 존재하는

00:07:05.330 --> 00:07:06.950
전자들 사이의 반발력입니다

00:07:06.950 --> 00:07:10.570
이 힘은 거시적인
수준에서는 접촉할 때의 힘이지만

00:07:10.570 --> 00:07:13.110
미시적인 수준
즉 원자 단위의 수준에서는

00:07:13.110 --> 00:07:17.870
전자기적인
반발력이 됩니다