#46 뉴턴의 운동 법칙

문제 1 · OX 문제

물체에 작용하는 알짜힘이 0이면, 운동하던 물체는 서서히 속력이 줄어들어 결국 정지하게 된다. ( )

정답: X

매끄러운 얼음판 위에서 퍽을 밀면 끝없이 미끄러져 가듯, 방해하는 힘이 아예 없다면 움직이던 물체는 영원히 같은 속도로 똑바로 나아간답니다. 현실에서 멈추는 이유는 바닥이 끌어당기는 마찰력이라는 방해꾼이 있기 때문이에요!

문제 2 · OX 문제

뉴턴의 제1법칙인 관성 법칙에 따르면, 외부에서 힘이 작용하지 않는 한 정지해 있던 물체는 계속 정지 상태를 유지하려 한다. ( )

정답: O

책상 위에 올려둔 지우개가 스스로 굴러가지 않듯, 툭 치는 힘이 없다면 가만히 있던 물체는 영원히 그 자리에 얌전히 머물러 있으려고 하는 고집이 있답니다. 물체가 부리는 이 고집이 바로 관성이에요.

문제 3 · OX 문제

물체의 가속도 크기는 물체에 작용하는 알짜힘의 크기에 비례하여 커진다. ( )

정답: O

가벼운 장바구니를 약하게 밀 때보다 아주 세게 확 밀어버릴 때 수레가 휙 하고 빨라지는 것을 떠올려보세요! 가해준 힘이 셀수록 물체의 속도가 변하는 정도인 가속도 역시 쑥쑥 커진답니다.

문제 4 · OX 문제

물체에 일정한 힘이 작용할 때, 물체의 질량이 클수록 가속도의 크기는 더 커지게 된다. ( )

정답: X

텅 빈 수레는 살짝만 밀어도 휙 날아가지만, 쌀가마니가 잔뜩 실린 무거운 수레는 아무리 끙끙 밀어도 속도가 잘 안 붙는 모습을 상상해보세요! 질량이 크고 무거울수록 속도를 휙휙 변화시키기가 훨씬 더 힘들어져서 가속도는 작아진답니다.

문제 5 · OX 문제

두 물체 사이에서 힘이 작용할 때, 작용과 반작용의 힘은 크기가 같고 방향도 서로 같다. ( )

정답: X

친구와 마주 서서 손바닥 밀치기 놀이를 할 때, 나는 앞을 향해 밀지만 친구의 손은 나를 뒤쪽으로 밀어내는 것을 떠올려보세요! 두 물체가 주고받는 힘은 크기는 쌍둥이처럼 똑같지만 방향은 무조건 거울처럼 '반대'로 향한답니다.

문제 6 · OX 문제

수영 선수가 발로 벽을 뒤로 밀면, 벽도 수영 선수를 같은 크기의 힘으로 앞으로 밀어내어 선수가 나아갈 수 있다. ( )

정답: O

스케이트보드를 타고 벽을 세게 팍 밀치면 오히려 내 몸이 뒤로 슝 하고 밀려나는 재미있는 경험을 떠올려보세요! 내가 벽을 민 만큼 벽도 나를 똑같은 힘으로 밀어주기 때문에 수영 선수가 물을 가르고 쑥쑥 나아갈 수 있는 거랍니다.

문제 7 · 빈칸 채우기

물체에 작용하는 알짜힘이 0일 때, 현재의 운동 상태를 계속 유지하려는 성질을 설명한 뉴턴 제1법칙은 ( ) 법칙이다. (2글자)

정답: 관성

버스가 갑자기 출발할 때 내 몸이 뒤로 쏠리는 이유는 원래 가만히 있던 자리에 계속 머물고 싶어 하는 내 몸의 고집 때문이랍니다! 이렇게 현재의 운동 상태를 쭉 유지하려는 성질을 뜻하는 두 글자의 이름을 적어보세요.

문제 8 · 빈칸 채우기

뉴턴의 운동 법칙에 따르면, 물체가 운동 상태를 바꾸지 않고 계속 정지해 있기 위해서는 물체에 작용하는 ( )이/가 0이어야 한다. (3글자)

정답: 알짜힘

줄다리기를 할 때 양쪽에서 똑같은 힘으로 팽팽하게 당기면 밧줄이 가운데서 딱 멈춰 움직이지 않죠? 이렇게 물체에 작용하는 모든 힘을 더하고 빼서 진짜로 남은 최종적인 힘을 뜻하는 세 글자 단어랍니다.

문제 9 · 빈칸 채우기

알짜힘이 0일 때, 이미 움직이고 있던 물체는 속력과 방향이 변하지 않는 등속 ( ) 운동을 계속하게 된다. (2글자)

정답: 직선

우주 공간에서 야구공을 던지면 커브 없이 일직선으로 쭉 날아가는 모습을 상상해보세요! 방해하는 힘이 하나도 없다면 속력도 일정한 '등속'과 더불어, 방향도 꺾이지 않고 똑바로 나아간다는 이 운동의 이름을 적어주세요.

문제 10 · 빈칸 채우기

뉴턴 제2법칙에 따르면, 물체의 가속도 크기는 작용하는 알짜힘에 비례하고 물체의 ( )에는 반비례한다. (2글자)

정답: 질량

똑같이 발로 차도 가벼운 축구공은 휙 날아가지만 무거운 쇳덩어리 공은 꼼짝도 안 하죠? 이를 뉴턴 제2법칙 수식인 a = F/m으로 보면 훨씬 이해하기 쉽습니다. 가해준 힘(F)이 똑같이 일정할 때, 분모에 있는 이 값(m)이 커질수록 전체 결과값인 가속도(a)는 오히려 작아지게 되죠. 즉, 무거울수록(m 증가) 속도를 바꾸기 힘들다(a 감소)는 것을 의미하는 물체의 고유한 양을 뜻합니다.

문제 11 · 빈칸 채우기

한 물체가 다른 물체에 힘을 가하면 동시에 크기가 같고 방향이 반대인 힘을 돌려받는다는 원리는 ( ) 반작용 법칙이다. (2글자)

정답: 작용

내가 친구의 등을 찰싹 때리면 내 손바닥도 덩달아 따끔하게 아파오는 것을 떠올려보세요! 내가 먼저 힘을 가하는 원인 행동과, 그로 인해 되돌아오는 결과를 짝꿍으로 묶어 부르는 이 법칙의 앞 두 글자랍니다.

문제 12 · 빈칸 채우기

물체에 힘이 작용할 때 속력이 점점 빨라지거나 느려지는 등 운동 상태가 변하는 정도를 나타내는 뉴턴 제2법칙은 ( ) 법칙이다. (3글자)

정답: 가속도

자동차의 엑셀 페달을 꾹 밟으면 부아앙 하고 속력이 점점 빨라지는 모습을 상상해보세요! 힘을 주면 줄수록 속도가 더해져서 빨라지거나 느려지는 변화의 정도를 뜻하는 세 글자 단어랍니다.

문제 13 · 단답형

정지하고 있던 물체가 계속 정지해 있기 위해, 혹은 운동하던 물체가 똑같은 속도와 방향으로 계속 나아가기 위해 물체에 작용해야 하는 힘의 총합은 얼마이어야 하는가? (숫자)

정답: 0

수식 F=m*a를 떠올려보세요! 가속도(a)가 없다는 것(속도 변화가 없다는 것)은 곧 물체에 가해지는 모든 힘을 더하고 뺀 진짜 힘, 즉 알짜힘(F)이 완벽하게 '이 숫자'라는 것을 의미합니다.

문제 14 · 단답형

뉴턴 제2법칙에서 물체에 힘이 작용할 때 생겨나는 것으로, 가해준 알짜힘(F)의 크기에 비례하여 속력이 변하는 정도를 뜻하는 물리량은 무엇인가? (3글자)

정답: 가속도

자동차의 엑셀을 꽉 밟을 때 몸이 뒤로 젖혀지며 부아앙 하고 속력이 점점 빨라지는 것을 떠올려보세요! 공식 a=F/m에서 좌변에 위치한 a를 뜻하며, 힘을 줄수록 속도가 더해지는 변화율을 부르는 세 글자 단어입니다.

문제 15 · 단답형

가속도 법칙(F=m*a)에 따르면 똑같은 크기의 일정한 힘을 줄 때, 물체의 이것이 클수록 속도를 변화시키기 어렵다. 물체의 고유한 양인 이것은 무엇인가? (2글자)

정답: 질량

똑같이 힘껏 발로 찼는데 가벼운 풍선은 멀리 날아가고, 무거운 볼링공은 꼼짝도 안 하며 발만 아픈 상황과 같습니다. 수식 a=F/m에서 분모에 위치한 m으로, 이 값이 클수록 가속도(a)가 쪼그라들게 만드는 고집스러운 양을 말해요.

문제 16 · 단답형

뉴턴 제1법칙의 또 다른 이름으로, 물체가 외부의 힘을 받지 않을 때 원래 자신이 하던 운동 상태(정지 또는 등속 직선)를 계속 고집하며 유지하려는 성질을 무엇이라 하는가? (2글자)

정답: 관성

버스가 급정거할 때 손잡이를 안 잡고 있으면 내 몸이 앞으로 쏠려 넘어지는 이유는, 내 몸이 원래 앞으로 가던 상태를 계속 유지하고 싶어 하는 똥고집을 부리기 때문이랍니다. 이 고집의 과학적 이름이에요.

문제 17 · 단답형

수영 선수가 발로 벽을 뒤로 밀어내면, 동시에 벽도 선수를 앞으로 밀어내어 앞으로 나아갈 수 있다. 이렇게 힘이 항상 쌍으로 존재한다는 뉴턴 제3법칙은 무엇인가? (5글자)

정답: 작용반작용

친구의 등을 손바닥으로 찰싹 때리면 내 손바닥도 똑같이 아프고 빨개지는 것을 떠올려보세요! 내가 가한 원인 힘(F)과, 그로 인해 상대방 물체로부터 거울처럼 되돌아오는 짝꿍 힘(-F)을 하나로 묶어 부르는 든든한 다섯 글자 이름이랍니다.

문제 18 · 보기 선택

뉴턴이 발표한 세 가지 운동 법칙의 핵심 내용으로 올바르게 설명된 것만을 보기에서 모두 고른 것은?

• ㄱ. 뉴턴 제1법칙에 따르면 알짜힘이 0일 때 정지한 물체는 계속 정지해 있는다.
• ㄴ. 뉴턴 제2법칙에 따르면 물체의 가속도는 작용하는 알짜힘에 반비례한다.
• ㄷ. 뉴턴 제3법칙에 따르면 두 물체가 주고받는 힘은 크기가 같고 방향이 반대이다.
• ㄹ. 알짜힘이 0이면 움직이던 물체는 서서히 마찰을 받아 멈추는 것이 관성이다.

정답: ㄱ, ㄷ

아무도 건드리지 않으면(F=0) 가만히 있는 지우개는 계속 가만히 있는다는 관성(ㄱ)과, 내가 벽을 10으로 밀면 벽도 나를 반대 방향으로 10으로 민다는 작용 반작용(ㄷ)의 규칙을 아주 완벽하게 설명했어요!

문제 19 · 보기 선택

제1법칙인 관성 법칙이 적용되는 상황과 조건으로 옳은 것만을 보기에서 모두 고른 것은?

• ㄱ. 물체에 작용하는 알짜힘(힘의 총합)이 정확히 0일 때만 성립한다.
• ㄴ. 움직이고 있던 물체는 속력과 방향이 모두 일정한 등속 직선 운동을 유지한다.
• ㄷ. 정지해 있던 물체는 알짜힘이 0이어도 언젠가는 스스로 움직이기 시작한다.
• ㄹ. 움직이던 물체는 관성 때문에 일정한 속력으로 뱅글뱅글 도는 원운동을 한다.

정답: ㄱ, ㄴ

수식 F=m*a에서 완벽하게 알짜힘 F=0(ㄱ)이 되면 가속도 a=0이 됩니다. 가속도가 없으니 정지한 건 영원히 정지해 있고, 움직이던 건 속력도 방향도 꺾이지 않는 꼿꼿한 직진(ㄴ)만 고집하게 되는 것이 관성의 매력이랍니다.

문제 20 · 보기 선택

제2법칙인 가속도 법칙(F=m*a)의 수식적 의미를 올바르게 해석한 것만을 보기에서 모두 고른 것은?

• ㄱ. 물체에 작용하는 알짜힘(F)의 크기가 커질수록 가속도(a)의 크기도 커진다.
• ㄴ. 물체에 작용하는 알짜힘의 방향과 생성되는 가속도의 방향은 항상 똑같다.
• ㄷ. 일정한 힘을 가할 때, 물체의 질량(m)이 커지면 가속도(a)의 크기도 비례하여 커진다.
• ㄹ. 공식에 따라, 가속도는 질량에 비례하고 알짜힘에 반비례한다.

정답: ㄱ, ㄴ

빈 수레를 살짝 밀 때보다 있는 힘껏 밀 때 수레가 휙휙 더 빨리 가속하며(ㄱ), 내가 수레를 민 앞 방향 그대로 속도가 붙는 것(ㄴ)이 뉴턴 제2법칙의 완벽한 팩트입니다. 힘과 가속도는 방향도 똑같습니다!

문제 21 · 보기 선택

제3법칙인 작용 반작용 법칙에 대한 설명과 예시로 옳은 것만을 보기에서 모두 고른 것은?

• ㄱ. 힘은 우주에 혼자 존재할 수 없으며 항상 두 물체 사이의 상호작용으로 발생한다.
• ㄴ. 작용하는 힘과 반작용하는 힘은 작용하는 방향이 서로 정반대이다.
• ㄷ. 수영 선수가 벽을 미는 힘보다 벽이 선수를 밀어주는 힘이 조금 더 작다.
• ㄹ. 큰 트럭이 작은 승용차를 밀 때, 승용차가 트럭을 미는 반작용의 힘은 아예 없다.

정답: ㄱ, ㄴ

스케이트보드를 타고 벽을 밀면 내 몸이 반대로 밀려나는 것처럼, 힘은 무조건 짝꿍(상호작용)으로 존재하며(ㄱ), 그 둘의 방향은 거울처럼 정반대(ㄴ)라는 것이 핵심입니다.

문제 22 · 보기 선택

뉴턴의 세 가지 운동 법칙이 적용된 일상 속 사례로 바르게 설명된 것만을 보기에서 모두 고른 것은?

• ㄱ. 우주 공간에서 던진 공이 멈추지 않고 영원히 일직선으로 날아가는 것은 관성 법칙이다.
• ㄴ. 무거운 쌀가마니 수레가 가벼운 빈 수레보다 밀기 힘든 것은 작용 반작용 법칙 때문이다.
• ㄷ. 로켓이 뜨거운 가스를 뒤로 뿜어내며 그 반동으로 하늘로 솟구치는 것은 작용 반작용 법칙이다.
• ㄹ. 버스가 급출발할 때 승객의 몸이 뒤로 쏠리는 현상은 가속도 법칙(F=m*a) 때문이다.

정답: ㄱ, ㄷ

방해꾼이 없어 끝없이 날아가는 야구공은 관성(ㄱ)의 멋진 예시이고, 로켓이 가스를 아래로 밀어내는 힘(작용) 덕분에 가스가 로켓을 위로 밀어주는 힘(반작용)을 얻어 발사되는 것(ㄷ)은 제3법칙의 완벽한 활용입니다!

문제 23 · 보기 선택

힘과 운동의 관계를 설명하는 뉴턴의 수식과 원리를 올바르게 해석한 것만을 보기에서 모두 고른 것은?

• ㄱ. F=m*a에서 알짜힘 F가 0이 되면 질량 m과 상관없이 가속도 a는 무조건 0이 된다.
• ㄴ. 질량 m이 일정할 때, 물체에 작용하는 알짜힘 F가 2배로 커지면 가속도 a도 2배로 커진다.
• ㄷ. 작용 반작용의 두 힘은 서로 다른 두 물체에 각각 작용하여 상쇄되지 않는다.
• ㄹ. 관성은 움직이는 물체에만 존재하고, 얌전히 정지해 있는 물체에는 작용하지 않는다.

정답: ㄱ, ㄴ, ㄷ

F=0이면 a=0이라는 관성의 수식적 증명(ㄱ), F와 a는 정비례한다는 제2법칙(ㄴ), 그리고 내가 벽을 밀고(힘의 목적지가 벽), 벽이 나를 미는(힘의 목적지가 나) 것처럼 작용점이 서로 달라 두 힘을 함부로 더해 0으로 상쇄시킬 수 없다는 점(ㄷ)까지 아주 훌륭한 물리적 해석입니다!

문제 24 · 객관식

마찰이 없는 아주 매끄러운 얼음판 위에서 물체가 일정한 속력으로 똑바로 나아가고 있을 때, 이 물체에 작용하는 알짜힘(F)은 얼마인가?

• ① 0보다 크다
• ② 0보다 작다
• ③ 0이다
• ④ 물체의 질량에 비례한다
• ⑤ 물체의 속력에 비례한다

정답: ③

관성의 법칙에 따르면, 외부에서 방해하는 힘(마찰력 등)이 없다면 물체는 원래 하던 운동(등속 직선 운동)을 고집합니다. 이를 수식으로 보면 F = m*a에서 속도 변화가 없으니 가속도(a)가 0입니다. 따라서 물체에 가해지는 알짜힘(F)도 정확히 0이어야 합니다.

문제 25 · 객관식

뉴턴 제2법칙(가속도 법칙)인 F = m * a에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

• ① 가속도(a)는 힘(F)에 반비례한다.
• ② 질량(m)이 2배가 되면, 같은 힘을 줄 때 가속도(a)도 2배가 된다.
• ③ 알짜힘(F)의 방향과 가속도(a)의 방향은 항상 같다.
• ④ 물체의 가속도(a)는 물체의 질량(m)에 정비례한다.
• ⑤ 알짜힘(F)이 0이면 가속도(a)는 0이 아니다.

정답: ③

공식 a = F / m을 보면, 힘(F)을 준 방향으로 물체의 속도 변화(a)가 생깁니다. 자동차 엑셀을 밟아 앞으로 힘을 가하면(F), 자동차도 앞으로 속도가 빨라지며 가속(a)하는 것과 같습니다. 힘과 가속도는 방향이 일치합니다.