용수철저울은 어떻게 무게를 잴까?

How does a spring scale measure weight?

용수철저울은 용수철이 늘어난 길이만 보는데, 어떻게 무게를 알아낼까요?

무슨 일이 일어났나

용수철저울은 매단 물건의 무게를, 눈금을 맞춘 용수철이 되당기는 힘과 견주어 잽니다(NASA).

용수철 힘은 늘어난 길이에 곧게 비례하므로(훅 법칙), 물건이 내려가다 멈춘 자리 — 늘어난 용수철의 힘이 무게와 같아진 평형 — 에서 눈금을 읽습니다.

시뮬레이터에서 1 kg 은 9.81 N, 2 kg 은 19.6 N 으로 받쳐집니다 — 무게가 2 배면 용수철도 2 배 늘어나니 눈금 간격이 고르게 됩니다.

달 표면 중력 가속도는 1.62 m/s²(NASA)라 1 kg 추는 1.62 N 으로 당겨지고, 지구에서 눈금을 맞춘 용수철저울은 약 0.165 kg 을 가리킵니다 — 화면의 «저울 눈금» 칸이 1.00 kg 그대로인 것은 그 자리의 g 로 나눈 질량이기 때문입니다.

양팔 저울도 중력을 쓰니 무게를 재지만, 견주는 추도 함께 가벼워져서 NASA 는 달에서 양팔 저울의 눈금은 바뀌지 않는다고 설명합니다.

💡 생활 속 예시

여행 가방 손잡이에 거는 휴대용 손저울도 속에 든 용수철이 늘어난 길이로 가방 무게를 알려 줍니다.
과학실 용수철저울에 추를 하나, 둘 걸 때마다 바늘이 같은 간격만큼 내려가는 것이 «힘 ∝ 늘어난 길이» 의 증거입니다.

확인된 값

용수철저울은 물건의 무게를 눈금 맞춘 용수철이 당기는 힘과 견준다: spring balance 출처
양팔 저울도 용수철저울도 중력을 쓰므로 둘 다 무게를 잰다: both measure weight 출처
달에서는 용수철저울이 더 작은 무게를 가리킨다 (달 중력 ≈ 지구의 1/6): 1/6 출처
달 표면의 중력 가속도: 1.62 m/s² 출처
평형: 늘어난 용수철이 매단 무게를 버틴다 (잉글랜드 KS3 과정): weight held by stretched spring 출처
용수철 힘은 늘어나거나 줄어든 정도에만 달렸고, 중력은 끼어들지 않는다: stretch only 출처
달에서 양팔 저울은 눈금이 바뀌지 않는다: two-pan balance will not 출처
힘과 늘어난 길이는 곧은 비례 — 훅 법칙은 그 특별한 경우 (잉글랜드 KS3 과정): F ∝ x 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 과학(중학교) · 힘의 작용 [9과05-02]
호주 v9 · AC9S7U04

출처

이어서 보기

같은 단원 · 힘과 뉴턴 법칙

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