힘의 작용과 운동/힘의 크기 나타내기

힘의 크기 나타내기

준비물

스탠드 2개, 용수철 5개, 5g짜리 분동 10개, 쇠막대, 도르래가 달린 쇠파이프, 실험대, 용수철 저울, 25g짜리 분동 1개, 기록장, 필기 도구

목표

물체에 힘을 가하면 물체가 늘어나거나 휘거나 부서지거나 한다. 그러나 작용한 힘의 크기를 눈으로 보는 것만으로는 알 수 없다. 이러한 경우 어떻게 힘의 크기를 나타내면 좋은지 알아본다.

실험관찰

① 같은 굵기·길이의 용수철 5개에 분동의 수를 달리하여 매달고, 각각 그 늘어난 정도를 재어 비교한다.② ①의 용수철을 수평으로 늘어 놓고, 분동의 수를 달리해 가면서 각 용수철의 늘어난 정도를 비교한다.③ 용수철을 손으로 잡아당기거나 분동을 실은 수레를 용수철이나 용수철 저울로 끌어, 힘의 크기를 나타내는 방법을 알아본다.

결과

① 용수철의 늘어나는 정도는 매단 분동의 무게(중력)에 비례한다.② 용수철에 수평 방향으로 힘을 가했을 때에도 용수철이 늘어나는 정도는 분동의 무게에 비례한다. 그러므로 용수철의 늘어나는 정도의 크기로 힘의 크기를 잴 수 있다.③ 25g의 분동의 무게로 용수철이 늘어났을 때, 용수철을 늘이는 힘은 25g중이라 한다.

핵심 요점

① 고무나 용수철이 늘어나는 정도는 작용한 힘에 비례한다. 어느 정도 이상의 힘을 작용시키면, 비례하지 않는다. 즉 늘어난 채로 있다.② 무게는 물체에 작용하는 지구의 인력으로서 아래쪽을 향한 힘이다. 힘의 크기는 g힘·kg힘 단위로 나타낸다.