탄성력 (훅 법칙)

Elastic force (Hooke's law)

용수철에 추를 하나 더 달면 용수철은 얼마나 더 늘어날까요?

무슨 일이 일어났나

용수철이나 고무줄을 늘이면 원래 길이로 돌아가려고 당기는 힘이 생깁니다. 이 힘을 탄성력이라고 합니다.

NASA 는 용수철이 내는 힘이 늘어나거나 줄어든 정도에만 달렸다고 설명합니다. 잉글랜드 과학 교육과정(KS3)은 힘과 늘어난 길이가 곧게 비례하는 관계를 다루고, 훅 법칙을 그 특별한 경우로 적습니다.

시뮬레이터의 용수철(용수철 상수 10 N/m)에 100 g 추를 달면 추의 무게 0.981 N 을 버틸 때까지 9.81 cm 늘어나 멈추고, 200 g 이면 19.6 cm 에서 멈춥니다.

용수철 상수 k 는 용수철마다 다릅니다. 같은 100 g 추라도 k 가 20 N/m 인 단단한 용수철은 절반인 4.90 cm 만 늘어납니다.

NASA 는 고무줄이 훅 법칙을 꼭 맞게 따르지는 않는다고 적습니다 — 이 비례는 용수철을 알맞은 범위에서 늘일 때 잘 맞는 규칙입니다.

💡 생활 속 예시

  • 딸깍 누르는 볼펜 속 작은 용수철은 깊이 누를수록 손가락을 더 세게 밀어 올립니다.
  • 침대 매트리스 속 용수철은 무거운 사람이 누운 자리일수록 더 많이 눌려 몸무게를 받칩니다.

🙅 오해 깨기오해 모음 보기

  • 고무줄도 용수철처럼 늘어난 길이와 힘이 언제나 딱 비례한다.

    NASA 는 고무줄이 훅 법칙을 꼭 맞게 따르지는 않는다고 적습니다. 비례가 잘 맞는 것은 용수철을 알맞은 범위에서 늘일 때입니다. 출처

  • 무거운 추를 달면 용수철 상수가 커져서 덜 늘어난다.

    NASA 는 용수철의 힘이 늘어나거나 줄어든 정도에만 달렸다고 설명합니다. 무거운 추는 k 를 바꾸지 않고, 그 무게만큼 힘이 날 때까지 더 늘어나게 할 뿐입니다. 출처

누가 왜 찾았나

영국의 로버트 훅(Robert Hooke, 1635–1703)은 늘어나거나 휜 물체가 «되돌아가는 힘(potentia restitutiva)» 을 다룬 강의를 남겼습니다. 스미스소니언 도서관 기록에 따르면 이 강의는 1679 년 런던에서 나온 강의 모음 『Lectiones Cutlerianæ』에 들어 있고, 모음 안의 각 부에는 1674–1678 년이 찍혀 있습니다. 용수철을 늘인 만큼 되돌아가는 힘이 커진다는 그의 생각이 오늘 훅 법칙이라 부르는 규칙입니다.

확인된 값

힘과 늘어난 길이가 비례 — 훅 법칙은 그 특별한 경우 (잉글랜드 KS3 과정)
F ∝ x 출처
용수철이 내는 힘은 늘어나거나 줄어든 정도에만 달렸다
depends on stretch or compression 출처
훅의 용수철 강의 «Lectures de potentia restitutiva» 가 든 강의 모음
Lectiones Cutlerianæ 출처
그 강의 모음이 런던에서 나온 해
1679 출처
강의 모음 안 각 부에 찍힌 해
1674–1678 출처
로버트 훅(Robert Hooke)이 산 해
1635–1703 출처
고무줄은 훅 법칙을 꼭 맞게 따르지는 않는다
approximately 출처

교육과정에서는

  • 한국 2022 · 과학(중학교) · 힘의 작용 [9과05-02]
  • 잉글랜드 · KS3 Physics: Forces
  • 호주 v9 · AC9S7U04

출처

이어서 보기

같은 단원 · 힘과 뉴턴 법칙

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