#47 관성의 법칙

문제 1 · OX 문제

관성이란 물체가 외부의 힘을 받지 않을 때, 현재의 운동 상태를 계속 유지하려는 성질을 의미한다. ( )

정답: O

관성은 마치 침대와 한 몸이 되어 일어나기 싫어하는 아침의 내 모습과 정말 비슷해요! 한 번 가만히 있으면 계속 있고 싶고, 한 번 움직이기 시작하면 멈추기 귀찮은 그 마음처럼, 물체도 자기 상태를 끝까지 고수하려는 고집을 부린답니다. 이게 바로 우리가 배우는 관성의 핵심 정의예요.

문제 2 · OX 문제

물체의 질량이 클수록 관성이 작아져서 운동 상태를 바꾸기가 더 쉬워진다. ( )

정답: X

범퍼카를 탄다고 상상해볼까요? 가벼운 꼬마 자동차는 툭 치기만 해도 휙 가버리죠? 하지만 덩치 큰 대형 트럭은 어떨까요? 밀어도 꿈쩍도 안 할 거예요! 이렇게 물체의 질량이 커지면 자신의 상태를 바꾸지 않으려는 고집, 즉 관성이 훨씬 더 세지기 때문에 운동 상태를 바꾸기가 훨씬 힘들어진답니다.

문제 3 · OX 문제

버스에 탄 승객이 갑자기 출발하는 버스 때문에 뒤로 쏠리는 것은 관성 때문이다. ( )

정답: O

정지해 있던 버스가 갑자기 '부르릉!' 하고 출발할 때, 내 몸이 뒤로 휙 쏠렸던 경험 다들 있으시죠? 내 몸은 원래 정지해 있던 그 상태를 계속 유지하고 싶은데, 버스 바닥만 앞으로 튀어 나가니까 내 몸이 상대적으로 뒤로 밀리는 것처럼 느껴지는 거랍니다.

문제 4 · OX 문제

물체에 작용하는 알짜힘이 0이면, 운동하던 물체는 점점 느려지다가 결국 멈추게 된다. ( )

정답: X

많은 친구가 실생활에서 마찰력 때문에 물체가 멈추는 것을 보고, 힘이 없으면 물체가 멈춘다고 착각하곤 해요. 하지만 마찰이라는 방해꾼이 없는 매끄러운 아이스링크 위를 상상해보세요! 거기서 공을 굴린다면, 방해하는 힘이 없으니 공은 멈추지 않고 처음 속력 그대로 쭉 직선으로 달려갈 거예요.

문제 5 · OX 문제

관성은 물체의 질량과 상관없이 모든 물체에서 똑같은 크기로 나타난다. ( )

정답: X

깃털과 바위를 생각해보면 바로 이해가 가실 거예요! 바람만 불어도 휙 날아가는 깃털과, 장비로 밀어야 겨우 움직이는 바위 중 무엇이 더 자기 상태를 유지하려 할까요? 당연히 바위겠죠. 관성의 크기는 물체가 얼마나 무거운지, 즉 질량이 얼마나 큰지에 따라 완전히 달라진답니다.

문제 6 · OX 문제

정지해 있던 물체는 외부의 힘이 작용하지 않으면 계속 정지해 있으려 한다. ( )

정답: O

가만히 있는 인형을 상상해보세요. 아무도 건드리지 않는다면 인형은 오늘 내일, 그리고 일주일 뒤에도 계속 그 자리에 머물러 있겠죠? 물체도 마찬가지예요. 자기 스스로 움직이거나 멈추는 걸 결정하지 못하고, 외부에서 '움직여!'라고 힘을 써주기 전까지는 하던 대로 가만히 있으려는 게 바로 관성 법칙의 핵심이랍니다.

문제 7 · 빈칸 채우기

관성 법칙에 따르면, 물체에 알짜힘이 작용하지 않을 때, 운동하던 물체는 그 속도와 방향을 유지하며 ( ) 직선 운동을 계속하게 된다.

정답: 등속

관성은 물체의 '하던 대로 할래!'라는 의지예요. 얼음 위에서 썰매를 밀어주면 마찰이라는 방해꾼이 없는 한, 썰매는 멈추거나 빨라지지 않고 똑같은 속도로 미끄러지죠. 이렇게 속도가 변하지 않고 쭉 달리는 운동을 무엇이라 하는지 떠올려보세요!

문제 8 · 빈칸 채우기

관성의 크기는 물체의 ( )이/가 클수록 커지며, 이는 그만큼 물체의 운동 상태를 변화시키기 어렵다는 것을 의미한다.

정답: 질량

질량이 큰 물체일수록 자신의 현재 상태를 유지하려는 성질이 더 강해요. 아주 무거운 대형 트럭은 가벼운 자전거보다 출발시키기도, 멈추게 하기도 훨씬 힘들죠? 즉, 관성은 물체의 고유한 양인 이것의 크기에 비례해서 나타나는 현상이랍니다.

문제 9 · 빈칸 채우기

관성 법칙에 따르면, 정지해 있거나 운동 중인 물체의 운동 상태를 변화시키기 위해서는 반드시 외부에서 ( )이/가 작용해야 한다.

정답: 힘

물체는 스스로 자기 상태를 바꾸지 못하는 아주 소극적인 존재예요. 정지한 축구공을 차거나, 쌩쌩 달리는 공을 멈추려면 누군가 밖에서 툭 건드려주거나 막아줘야 하죠. 운동 상태를 변화시키는 그 원인이 무엇인지 생각해보면 답이 딱 보일 거예요!

문제 10 · 빈칸 채우기

지면을 굴러가던 공이 점점 느려지다가 결국 멈추는 이유는 관성과 반대되는 성질인 ( )이 작용하기 때문이다.

정답: 마찰력

'분명히 관성 법칙대로라면 영원히 굴러가야 하는데, 왜 공은 멈추죠?'라고 고민하는 당신, 아주 훌륭한 질문이에요! 사실 현실 세계는 관성 법칙이 통하기엔 너무나 많은 방해꾼이 살고 있거든요. 바닥과 공 사이에서 '너 왜 가?'라며 끈질기게 발목을 잡고 속도를 갉아먹는 이 못된 심술쟁이가 바로 정답이랍니다.

문제 11 · 빈칸 채우기

뉴턴은 물체의 운동 상태를 설명하기 위해, 물체에 작용하는 모든 힘을 합친 것을 ( )이라고 정의했다.

정답: 알짜힘

우리 인생에도 여러 가지 힘든 일이 겹쳐오면 결국 '내가 감당할 몫'이 무엇인지가 중요하잖아요? 물체도 마찬가지예요! 사방에서 밀고 당기는 힘들이 복잡하게 작용해도, 결국 그 힘들을 다 더하고 뺀 최종 결과값이 무엇인지가 이 물체의 운명을 결정하죠. 물리에서는 이 최종 결과값을 아주 세련된 용어로 부르고 있답니다.

문제 12 · 보기 선택

관성에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르시오.

• ㄱ. 외부 힘이 없어도 물체의 운동 상태가 저절로 변한다.
• ㄴ. 질량이 클수록 물체의 운동 상태를 변화시키기가 어렵다.
• ㄷ. 정지해 있는 물체는 외부의 힘이 작용하지 않으면 계속 정지해 있다.
• ㄹ. 운동하는 물체는 알짜힘이 0일 때 정지하려 한다.

정답: ㄴ, ㄷ

관성은 물체의 '고집'이라고 했죠? 가만히 있는 녀석은 계속 가만히 있고 싶어 하고, 움직이는 녀석은 계속 가던 길을 가고 싶어 하는 그 성질 말이에요. 질량이 클수록 자기 상태를 지키려는 고집이 세져서 운동 상태를 바꾸기가 정말 힘들어진답니다.

문제 13 · 보기 선택

버스에 탄 승객이 느끼는 관성 현상으로 옳은 것을 모두 고르시오.

• ㄱ. 버스가 갑자기 출발할 때 몸이 뒤로 쏠린다.
• ㄴ. 버스가 급정거할 때 몸이 뒤로 쏠린다.
• ㄷ. 버스가 오른쪽으로 급회전할 때 몸이 왼쪽으로 쏠린다.
• ㄹ. 버스가 일정한 속도로 달릴 때 몸이 밖으로 튀어 나간다.

정답: ㄱ, ㄷ

버스가 움직이면 내 몸은 원래 있던 그 상태(정지나 직진)를 계속 유지하려 해요. 버스는 왼쪽으로 회전해도 내 몸은 원래 가던 직선 방향으로 가려고 하니, 반대쪽으로 쏠리는 것처럼 느껴지는 거죠! 일상 속 버스 안에서 겪는 이 재미있는 현상들은 모두 관성 때문이랍니다.

문제 14 · 보기 선택

관성 법칙이 성립하기 위한 조건으로 옳은 것을 모두 고르시오.

• ㄱ. 알짜힘이 0이어야 한다.
• ㄴ. 물체의 질량이 무조건 커야 한다.
• ㄷ. 외부에서 작용하는 힘의 합이 0이어야 한다.
• ㄹ. 속력이나 방향이 자유롭게 변해야 한다.

정답: ㄱ, ㄷ

관성 법칙이 폼나게 작동하려면 물체에게 방해꾼이 없어야 해요! 사방에서 밀고 당기는 모든 힘을 다 더했을 때 딱 0이 되어야, 물체는 '아, 아무도 나를 안 건드리는구나!' 하고 원래의 상태를 꿋꿋하게 지킬 수 있답니다.

문제 15 · 보기 선택

질량이 큰 물체일수록 관성이 크다는 사실을 보여주는 사례를 모두 고르시오.

• ㄱ. 빈 트럭보다 짐을 가득 실은 트럭이 출발하기 어렵다.
• ㄴ. 야구공보다 볼링공을 치는 것이 훨씬 힘들다.
• ㄷ. 작은 배보다 큰 배가 방향을 바꾸기 어렵다.
• ㄹ. 깃털은 공기 중에서 쉽게 움직이지만 바위는 그렇지 않다.

정답: ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ

이 모든 사례는 '질량이 클수록 자기 고집(관성)이 세진다'는 사실을 완벽하게 증명해요! 질량이 큰 녀석들은 자신의 상태를 바꾸려 하면 '난 싫어!'라며 엄청난 저항을 하거든요. 무거운 녀석일수록 운동 상태를 바꾸기가 왜 힘든지, 이 보기들을 통해 확실히 느껴보세요.

문제 16 · 보기 선택

등속 직선 운동을 하는 물체에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르시오.

• ㄱ. 속력이 일정하다.
• ㄴ. 방향이 일정하다.
• ㄷ. 알짜힘이 0이다.
• ㄹ. 점점 속력이 빨라진다.

정답: ㄱ, ㄴ, ㄷ

등속 직선 운동은 세상에서 가장 정직한 운동이에요! 속력도 똑같고, 방향도 꺾이지 않고 쭉! 알짜힘이라는 방해꾼이 없어서 한치의 오차도 없이 자기 갈 길만 가는 아주 완벽한 모습이죠. 마치 레일 위를 달리는 기차처럼 정말 평온해 보이지 않나요?

문제 17 · 보기 선택

정지한 물체와 등속 직선 운동을 하는 물체의 공통점으로 옳은 것을 모두 고르시오.

• ㄱ. 관성이 존재한다.
• ㄴ. 알짜힘이 0이다.
• ㄷ. 운동 상태가 변하지 않는다.
• ㄹ. 외부 힘이 0보다 크다.

정답: ㄱ, ㄴ, ㄷ

정지해 있는 녀석이나, 일정한 속도로 달리는 녀석이나 '지금 상태를 유지하겠다!'는 의지는 똑같아요! 이 둘의 공통점은 외부에서 누구도 방해하지 않는(알짜힘이 0인) 평화로운 상태라는 거죠. 물리에서 이 둘은 사실상 같은 뿌리를 가진 녀석들이랍니다.

문제 18 · 객관식

관성에 대한 정의로 가장 적절한 것은?

• ① 물체가 스스로 움직이는 성질이다.
• ② 외부의 힘을 받아 운동 상태를 바꾸려는 성질이다.
• ③ 물체의 운동 상태를 유지하려는 성질이다.
• ④ 알짜힘이 작용할 때 나타나는 성질이다.
• ⑤ 물체의 크기가 작을수록 크게 나타나는 성질이다.

정답: ③

③번 '물체의 운동 상태를 유지하려는 성질'이 바로 관성의 핵심 정의예요! ①번은 물체는 스스로 움직일 수 없으므로 틀렸어요. ②번은 오히려 관성과 반대되는 힘의 효과죠. ④번은 관성은 오히려 알짜힘이 0일 때 가장 잘 보이고, ⑤번은 관성은 질량이 클수록 커져요!

문제 19 · 객관식

다음 중 관성에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

• ① 모든 물체는 관성을 가지고 있다.
• ② 질량이 클수록 관성이 크다.
• ③ 관성이 크면 운동 상태를 변화시키기 쉽다.
• ④ 운동하던 물체는 등속 직선 운동을 하려 한다.
• ⑤ 정지한 물체는 정지 상태를 유지하려 한다.

정답: ③

③번 '관성이 크면 운동 상태를 변화시키기 쉽다'가 틀렸어요! ①번 관성은 질량이 있는 모든 물체에 깃들어 있습니다. ②번 질량은 곧 관성이죠! ③번이 문제네요! 관성이 크다는 건 '자기 상태를 바꾸기 싫어하는 고집'이 세다는 뜻이라, 변화시키기가 오히려 정말 어렵답니다. ④번, ⑤번은 관성 법칙의 기본이죠.

문제 20 · 객관식

질량이 다른 두 물체를 같은 힘으로 밀었을 때 나타나는 현상으로 옳은 것은?

• ① 질량이 큰 물체가 더 빠르게 운동한다.
• ② 질량이 작은 물체가 더 빠르게 운동한다.
• ③ 두 물체의 운동 상태 변화는 동일하다.
• ④ 질량이 큰 물체는 관성이 작다.
• ⑤ 질량이 작은 물체는 변화시키기 더 어렵다.

정답: ②

②번 '질량이 작은 물체가 더 빠르게 운동한다'가 정답입니다! 가벼운 물체는 고집(관성)이 작아서 툭 치기만 해도 휙! 하고 가버리죠. 하지만 무거운 녀석은 '나 안 움직일래!'라고 버티는 힘이 커서 같은 힘으로 밀어도 느릿느릿하게 반응해요. 그래서 질량이 작은 녀석이 훨씬 더 빠르고 민첩하게 운동 상태가 변한답니다.

문제 21 · 객관식

버스가 출발할 때 승객이 뒤로 쏠리는 이유와 동일한 원리가 적용되는 현상은?

• ① 달리던 사람이 돌부리에 걸려 앞으로 넘어진다.
• ② 야구공을 던지면 포물선을 그리며 떨어진다.
• ③ 위로 던진 공이 다시 바닥으로 떨어진다.
• ④ 자동차가 커브 길에서 천천히 돈다.
• ⑤ 책상 위의 책이 가만히 놓여 있다.

정답: ①

①번 '달리던 사람이 돌부리에 걸려 앞으로 넘어진다'가 정답입니다! 버스가 출발할 때 내 몸이 뒤로 쏠리는 건 '멈춰 있으려는 관성' 때문이죠? 달리던 사람이 돌부리에 걸리면 발은 멈췄지만 몸은 '계속 달릴 거야!'라고 고집을 부려서 앞으로 엎어지는 거예요. 둘 다 '하던 대로 하려는 성질'이 원인이죠!

문제 22 · 객관식

다음 상황 중 관성 법칙으로 설명할 수 없는 것은?

• ① 먼지가 묻은 옷을 막대기로 털면 먼지가 떨어진다.
• ② 스케이트보드를 타고 가다가 갑자기 멈추면 몸이 앞으로 쏠린다.
• ③ 식탁보를 빠르게 잡아당기면 식기들이 제자리에 있다.
• ④ 자유 낙하하는 물체의 속력이 점점 빨라진다.
• ⑤ 차가 급정거할 때 안전벨트가 몸을 잡아준다.

정답: ④

④번 '자유 낙하하는 물체의 속력이 점점 빨라진다'는 관성 법칙으로 설명할 수 없어요! ①번, ②번, ③번, ⑤번은 모두 물체가 원래의 상태를 유지하려는 관성을 이용하거나 관성 때문에 겪는 현상이에요. 하지만 ④번은 중력이라는 힘 때문에 속력이 빨라지는 것이지, 원래의 운동 상태를 유지하는 것과는 거리가 멀죠!

문제 23 · 객관식

질량이 2kg인 A물체와 4kg인 B물체의 관성을 비교한 것으로 옳은 것은?

• ① A의 관성이 B의 2배이다.
• ② B의 관성이 A의 2배이다.
• ③ 두 물체의 관성은 같다.
• ④ 질량과 관성은 관계없다.
• ⑤ 관성은 알짜힘의 크기에 비례한다.

정답: ②

②번 'B의 관성이 A의 2배이다'가 정답입니다! 질량과 관성은 1:1로 통하는 찰떡궁합이에요! 질량이 2배 커지면 관성도 2배 커지죠. 그래서 B는 A보다 2배 더 고집쟁이랍니다. 같은 힘으로 밀어도 A보다 훨씬 더 꼼짝 안 하려고 할 거예요.

문제 24 · 객관식

다음 중 '알짜힘이 0'인 상태로 가장 적절한 것은?

• ① 위로 던져 올린 공이 최고점에 도달한 순간.
• ② 커브 길을 빠르게 도는 자동차.
• ③ 엘리베이터가 출발하며 위로 올라가는 순간.
• ④ 매끄러운 얼음판 위에서 일정한 속도로 미끄러지는 썰매.
• ⑤ 브레이크를 밟아 서서히 멈추는 자동차.

정답: ④

④번 '매끄러운 얼음판 위에서 일정한 속도로 미끄러지는 썰매'가 정답입니다! 알짜힘이 0이라는 건 힘의 균형이 완벽해서 아무런 간섭이 없다는 뜻이에요! 얼음판 위에서 일정한 속도로 미끄러지는 썰매는 방해꾼(마찰)이 없으니, 힘을 더 주지 않아도 자기 갈 길을 계속 가고 있죠. 이게 바로 관성 법칙이 완벽하게 성립하는 순간이에요!

문제 25 · 객관식

관성 법칙에 대한 뉴턴의 생각으로 옳은 것은?

• ① 힘이 없어도 물체의 운동 상태는 변한다.
• ② 질량이 없는 물체도 관성이 있다.
• ③ 힘이 작용하지 않으면 물체는 하던 대로 한다.
• ④ 모든 물체는 결국 정지하게 된다.
• ⑤ 물체는 스스로 힘을 만들어 운동한다.

정답: ③

③번 '힘이 작용하지 않으면 물체는 하던 대로 한다'가 정답입니다! 뉴턴 할아버지가 정립한 제1법칙의 핵심이에요! '힘이라는 방해꾼이 없으면, 물체는 원래 하던 거 계속할 거야!' 이보다 더 명쾌한 정의가 있을까요? 멈춰 있던 녀석은 계속 멈춰 있고, 달리던 녀석은 계속 달리고! 힘이 없다면 세상은 이토록 정직하답니다.