뉴튼의 법칙 - Newton’s laws

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뉴튼은 16세기 후반부터 17세기 초반까지 영국에서 활동한 세계적인 물리학자로서, 뉴튼역학이라 불리는 고전역학(classical mechanics)을 창시하였다. 사과나무 아래에서 사과가 아래로 떨어지는 현상으로부터 두 물체 사이에는 서로 잡아당기는 힘이 존재한다는 만유인력을 발견한 것은 너무나도 잘 알려져 있는 사실이다. 뉴튼의 법칙은 세 가지로 구성되어 있다.

1법칙은 관성의 법칙으로서, 정지하고 있거나 일정한 속도로 움직이는 물체는 그 운동상태를 계속 유지하고자 한다는 것이다. 2법칙은 가속도의 법칙으로서, 물체가 외부로부터 힘이나 모멘트를 받으면 물체는 힘 혹은 모멘트 방향으로 가속 병진운동(translation motion) 혹은 가속 회전운동(rotational motion)을 한다는 것이다. 3법칙은 서로 접촉하고 있는 두 물체는 공통 접촉면에서 크기가 같고 방향이 반대인 힘을 서로 주고 받는다는 것이다. 이러한 상호작용을 작용·반작용이라고 부른다.

이 중에서 제 2법칙은 뉴튼법칙의 핵심에 해당되며, 물체의 거동을 정적인 것과 동적인 것으로 구분하는 기준이 된다. , 물체에 작용하는 모든 힘 혹은 모멘트의 합이 0인 경우에는 물체는 정지상태에 있거나 일정한 속도로 운동해야 한다. 대부분의 물체는 초기에 정지상태에 있기 때문에 정지상태를 유지해야 하고, 이러한 물체의 거동을 분석하는 것을 특별히 정해석 (static analysis)이라고 부른다. 반면에 외부로부터 받는 힘 혹은 모멘트의 총합이 0이 아닌 물체의 거동을 분석하는 것을 동해석(dynamic analysis)이라고 부른다.

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