원심력 구심력 차이

다음 그림과 같이 우주에서 로켓이 진행 방향으로 F의 힘을 받으면 로켓의 가속도는 a이다. 로켓과 로켓 안의 빨강공을 합친 전체 질량은 m이다.

 

 

이 때 로켓 안의 빨강공은 관성의 법칙에 따라 제자리에 있으려고 하지만 로켓 바닥이 가속하면서 빨강공으로 힘을 주게 된다. 로켓 바닥이 빨강공으로 힘을 주면 그에 대한 반작용으로 빨강공은 바닥으로 힘을 주게 된다. 위 그림에서 m_B는 빨강공의 질량이고 F_B는 빨강공이 받는 힘이다.

 

다음 그림과 같이 상자가 회전 운동을 할 때 상자는 관성에 의해 앞으로 진행하려고 한다. 이 때 진행방향과 직각으로 당기면 상자는 회전 운동을 하게 된다. 이 때 상자를 당기는 힘을 구심력이라고 하고 그림의 F와 같다. 구심력은 상자가 운동하는 방향과 직각이기 때문에 상자에 더해지는 에너지는 영 이다.

 

 

회전 운동을 할 때 상자안의 빨강공이 받는 힘은 다음 그림과 같다. 상자 안의 빨강공은 관성의 법칙에 따라 직진을 하려고 하지만 로켓 바닥이 가속 (크기가 아닌 방향이 바뀌는 가속이다)하면서 빨강공으로 힘을 주게 된다. 로켓 바닥이 빨강공으로 힘을 주면 그에 대한 반작용으로 빨강공은 바닥으로 힘을 주게 된다. 아래 그림에서 m_B는 빨강공의 질량이고 F_B는 빨강공이 받는 힘으로 원심력이다.

 

 

회전 운동을 하게 되면 상자의 바닥이 가속도 운동을 하면서 빨강공에 힘을 주게 되는데 이에 대한 반작용이 원심력이다. 망치로 못을 치면 망치가 못에 힘을 주지만 이에 대한 반작용으로 못도 망치에 힘을 주는 것과 같은 원리이다.

 

로켓이 직진하면서 속도가 증가하는 가속도 운동을 하면 로켓 안의 물체는 진행 방향과 반대로 힘을 받고 이것이 관성력이다. 로켓이 속도 크기는 변하지 않고 방향만 변하는 가속도 운동을 하면 로켓 안의 물체는 힘을 받고 이것도 관성력이다. 

 

로켓이 원운동을 할 때는 로켓의 속도 크기는 변하지 않고 방향만 변하기 때문에 관성력을 받는다. 이 관성력은 진행 방향과 90도이며 원심력이라고 한다.