01 나란하게 작용하는
두 힘의 합력
02. 나란하지 않게 작용하는 두 힘의 합력
탐구_ 나란하게 않게 작용하는 두 힘의 합력 구하기
과정 2.
한 물체에 나란하게 작용하는 두 힘의 합력을 구할 수 있다.
목표
고무줄 끝의 한 곳에 두 가닥의 실을 묶어 각각 용수철저울에 연결한다.
과정 3.
과정 1.
조상들은 가래를
이용하여 논둑이나 밭고랑 사이를
정리하였다.
아빠가 역기에 작용한 힘의 크기는 수지와 동생이 역기에 작용한 힘의 크기와 같을까?
두 용수철저울을 잡아당겨 고무줄의 끝 부분이 점 P에 오게 한다.
이때 두 용수철저울에 연결된 실이 60˚를 이루는 직선과 각각 나란하게 한다.
책상 위에 모눈종이를 깔고
누름 못을 O점에 고정한 다음,
고무줄의 한쪽을 걸어 둔다.
그리고 O점에서 일정 거리
떨어진 곳에 점 P를 표시하고
60˚를 이루는 두 선을 긋는다.
과정 4.
▶가래질은 혼자서는 할 수 없다. 세 사람이 가래를 두고 적절한 방향으로 힘을 작용해야 한다. 이때 두 사람이 줄을 잡아당기는 힘의 합력 방향으로 흙이 날아간다.
4. 두 용수철저울의 눈금 F , F 를 읽는다.
01 나란하게 작용하는 두 힘의 합력
결과 및 정리
과정 5.
과정 6.
과정 7.
1 2
과정8.
1. 힘 F 과 F 를 두 변으로 하는 평행사변형의 대각선의 길이와 방향을 힘 F 와 비교해 보자.
실에 용수철저울 1개를 걸고 고무줄의 끝 부분이 점 P에 오도록 잡아당긴 다음, 용수철저울의 눈금 F 를 읽는다.
▶같은 역기를 들었으므로 수지와 동생이 함께 역기에 작용한 힘의 크기는 아빠가 혼자 역기에 작용한 힘과 크기가 같다.
과정 7.
▶평행사변형의 대각선의 길이와 방향이 힘 F 와 일치한다.
1 2
2. 두 힘 F 과 F 가 함께 작용할 때와 힘 F 가 작용할 때 고무줄에 나타나는 효과는 같다고 할 수 있는가?
P점을 시작점으로 하여 종이에 표시해 둔
선의 방향으로 F 과 F 를 화살표로 그린다.
과정 6에서 그린 F , F 를 두 변으로 하는 평행사변형을 그린다.
과정 7의 그림에 P점을 시작점으로 하여 OP의 연장선 방향으로 F 를 화살표로 그린다.
1. 합력
1. 나란하지 않게 작용하는 두 힘의 합력
02 나란하지 않게 작용하는 두 힘의 합력
개념 1.
평행사변형
[1] 나란하지 않게 작용하는 두 힘의 합력 구하기:
두 힘을 이웃하는 두 변으로 하는 ( )
을 그려서 구한다.
한 물체에 두 힘이 나란하지 않게 작용할 때 두
힘의 합력은( )을 그려서 구할 수
있다. 이때 합력의 크기는( )와 같다.
평행사변형
두 힘이 이루는 각도와 합력
(2)
대각선의 길이
적용 2.
커
①
②
③
두 힘이 이루는 각도가 작을수록 합력의 크기는 ( )진다.
두 힘이 같은 방향으로 작용할 때
: 합력의 크기가 가장 ( ).
두 힘이 반대 방향으로 작용할 때
: 합력의 크기가 가장 ( ).
그림과 같이 두 사람이 물체를 들고 있을 때
줄 사이의 각도가 클수록 두 사람이 각각 줄에
작용하는 힘의 크기는
어떻게 될까?
크다
작다
① 합력의 크기: 대각선의 길이
② 합력의 방향: 대각선의 방향
▶두 사람이 각각 작용하는 힘의
크기는 커진다.
합력
목표
(1) ( ): 한 물체에 여러 힘이 동시에 작용할 때
이 힘과 같은 효과를 내는 하나의 힘
한 물체에 나란하게 작용하는 두 힘의 합력을
구할 수 있다.
[탐구 1 ]
같은 방향으로 작용하는 두 힘의 합력
03 힘의 평형
1. 힘의 평형
힘의 평형
( ): 한 물체에 여러 힘이 동시에 작용하는데 합력이 0이 되어 물체가 움직이지 않는 상태
강아지 주인과 강아지가 같은 크기의 힘으로 줄을 잡아당기고 있다. 줄에 힘이 작용하는데 줄이 어느 쪽으로도 움직이지 않는다. 그 이유는 무엇일까?
결과 및 정리
1.
탐구_ 나란하게 작용하는 두 힘의 합력 구하기
책상 위에 모눈종이를 깔고 누름 못을 O점에 고정한 다음, 고리를 끼운 고무줄을 누름 못에 걸어 둔다.
2.
같은 방향으로 작용하는 두 힘의 합력의 크기와 방향은 어떻게 되는가?
▶강아지와 주인은 각각 같은 크기의 힘을 작용하지만 그 방향이 반대이므로 줄이 움직이지 않는다.
따라서 줄에 작용하는 합력의 크기는 0이다.
2.
고리에 용수철저울 2개를 걸고 같은 방향으로 잡아 당긴다. 고무줄이 늘어난 끝 부분에 점 P를 표시하고, 두 용수철저울의 눈금 (F 과 F )을 읽는다.
1 2
3.
고리에 용수철저울 1개를 걸고 고무줄의 끝 부분이 P점에 오도록 잡아당긴 다음, 용수철저울의 눈금(F )를 읽는다.
탐구 2 반대 방향으로 작용하는 두 힘의 합력
목표
한 물체에 작용하는 두 힘이 평형을 이루는 조건을 설명할 수 있다.
과정2
한 사람은 종이가 움직이지 않도록 누르고 양쪽에서 용수철저울을 같은 크기의 힘으로 잡아당긴다. 이 상태에서 누른 손을 치운다.
과정 1.
과정1
용수철저울 1개를 고리에 걸고 고무줄의 끝 부분이 P점을
지나도록 잡아당긴 다음, 용수철저울을 그 자리에 고정한다.
종이에 2개의 구멍을 뚫고, 그림과 같이
각 구멍에 용수철저울을 걸어 놓는다.
결과 및 정리
? 종이는 어떻게 움직이는가?
▶용수철저울이 일직선이 될 때까지 회전한다.
2. 반대 방향으로 작용하는 두 힘의 합력의 크기와
방향은 어떻게 되는가?
2. 고리에 다른 용수철저울을 걸고 반대 방향으로
잡아당긴다. 고무줄의 끝 부분이 P점에 오면
두 용수철저울의 눈금(F1과 F2)을 읽는다.
▶두 힘이 반대 방향으로 작용할 때 합력의 크기는
두 힘의 크기의 차와 같고, 방향은 두 힘 중 큰
힘의 방향과 같다.
3. 고리에 용수철저울 1개를 걸고 고무줄의 끝
부분이 P점에 오도록 잡아당긴 다음, 용수철
저울의 눈금(F )을 읽는다.
과정3.
종이에 뚫린 각 구멍이 일직선이 되도록 용수철저울을 걸어 놓고, 과정 2를 반복한다.
1.
과정 2와 3에서 종이에 작용하는 두 힘이 평형을 이루는 경우는 어느 것인가?
▶과정 3
? 종이는 어떻게 움직이는가?
▶움직이지 않는다.
2.
한 물체에 작용하는 두 힘이 평형이 되기 위한 조건을 이야기해 보자.
▶한 물체에 작용하는 두 힘의 크기가 같고, 방향이 반대이며 힘의 작용점의 연장선(작용선)이 일치해야 한다.
2. 두 힘의 평형 조건
[1]두 힘의 크기: 같다.
[2]두 힘의 작용 방향: 반대 방향
[3]두 힘이 일직선상에서 작용:
두 힘의 작용선이 일치
개념
1.
마무리하기
1. 나란하지 않게 작용하는 두 힘의 합력을 구하는 방법을 써 보자.
한 물체에 작용하는 두 힘의 합력이 0일 때
두 힘은 ( )을 이룬다.
평형
01 나란하게 작용하는 두 힘의 합력
두 힘을 나타내는 화살표를 두 변으로 하는 평행사변형을 그릴 때 그 대각선이 합력을 나타낸다.
창의력
2.
교실 안에서 갑자기 물체에 작용하는 힘의 평형이
깨진다면 어떤 일이 일어날지 상상하여 글로 써 보자.
개념 1.
같은
( ) 방향으로 작용하는 두 힘의 합력의 크기는
두 힘의 크기의 합과 같고, ( ) 방향으로 작용하는
두 힘의 합력의 크기는 두 힘의 크기의 차와 같다.
반대
▶천장의 전등이 떨어지고, 액자, 시계 등이 벽에 붙어 있지 못할 것이다. 또한, 책상과 의자가 바닥에 놓여 있지 못하고, 책을 책상 위에 둘 수 없으며, 사람이 바닥에 서 있어도 못할 것이다.
(2) 반대 방향으로 작용하는
두 힘의 합력 구하기
① 합력의 크기: 두 힘 크기의 차
(F1> F2) F = F1- F2
② 합력의 방향: 큰 힘의 방향과
같은 방향
물체에 작용하는 윗방향의 자기력과 아래 방향의 중력 그리고 옆에 있는 벽이 받쳐주는 세 힘이 평형을 이루고 있다.
(1) 같은 방향으로 작용하는
두 힘의 합력 구하기
① 합력의 크기: 두 힘 크기의 합
F = F1+ F2
② 합력의 방향: 두 힘의 방향과
적용 2.
한 물체에 그림과 같이 세 힘이 작용할 때 합력은 얼마일까?
같은 방향
▶왼쪽 방향으로 작용하는 두 힘의 합력은 7 N (2 N + 5 N)이므로, 세 힘의 합력은 오른쪽으로 1 N 작용한다.
예
아니요
반대 방향으로 작용하는 두 힘의 합력의 방향은 큰 힘의 방향과 같다.
더한다.
두 힘이 평형을 이루려면 작용점이 같아야 한다.
길이
방향
뺀다.
1 2
▶ F 과 F 의 합력이 작용할 때와 하나의 힘인 F가 작용할 때 고무줄이 늘어난 방향과 길이가 같으므로 힘의 효과는 같다고 할 수 있다.
▶
두 힘이 같은 방향으로 작용할 때 합력의 크기는 두 힘의 크기의 합과 같고, 방향은 두 힘의 방향과 같다.
▶F + F = F가 된다.
1 2
힘의 평형의 예
▶F > F 인 경우 F - F = F가 된다.
1 2 1 2
1. F1과 F2의 합(F + F )과 F 의 크기를 비교해 보자.
1 2
2. (창의·인성)
사진은 장구 모양의 자석이 공중에 떠 있는 모습이다. 자석이 어떻게 공중에 떠 있는지 힘의 평형을 이용하여 설명해 보자.
1. F 과 F 의 차(F - F )와 F 의 크기를 비교해 보자.
1 2 1 2