움직임 추적: 운동 (Kinematics)
운동역학은 변위, 속도, 가속도라는 개념을 사용하여 운동을 설명하고 분석하며, 운동을 일으키는 힘을 고려하지 않습니다. 이는 물체가 어떻게 움직이는지 이해하기 위한 프레임워크를 제공합니다. 변위는 위치의 변화를 측정하고, 속도는 그 변화율을 추적하며, 가속도는 속도의 변화를 나타내어 자동차가 가속하거나 공이 언덕을 내려가는 것과 같은 시나리오에서 움직임을 정확하게 예측할 수 있도록 합니다.
운동 (Kinematics) 개요
운동역학은 운동을 특징짓는 주요 양량으로 정의됩니다. 다음은 그 분석입니다:
- 변위: 물체의 위치 변화, 방향을 포함하는 벡터량입니다.
- 속도: 변위의 변화율, 즉 속도와 방향을 포함합니다.
- 가속도: 속도의 변화율, 즉 속도가 얼마나 빠르게 증가하거나 감소하는지를 나타냅니다.
- 운동 방정식: 변위, 속도, 가속도, 시간 간의 관계를 나타내는 공식으로, 운동을 분석합니다.
운동 (Kinematics) 예시
변위 예시
- 자동차가 출발 지점에서 50미터 동쪽으로 이동합니다.
- 선수가 초기 위치에서 10미터 남쪽으로 마칩니다.
- 공이 경사면을 따라 5미터 아래로 굴러갑니다.
속도 예시
- 자전거가 직선 경로에서 10m/s 북쪽으로 이동합니다.
- 비행기가 비행 중 200m/s 동쪽으로 날아갑니다.
- 수영선수가 강물에서 2m/s 하류로 이동합니다.
가속도 예시
- 자동차가 초기 속도 0m/s에서 5초 동안 3m/s² 가속하여 15m/s에 도달합니다.
- 공이 15m/s에서 5m/s로 2초 동안 -5m/s²의 감속을 합니다.
- 로켓이 100m/s에서 300m/s로 10초 동안 20m/s²의 가속을 합니다.
운동 방정식 예시
- v = u + at: 초기 속도 0m/s인 자동차가 3m/s²의 가속으로 5초 동안 15m/s에 도달합니다.
- s = ut + ½at²: u = 0인 공이 9.8m/s²의 가속으로 1초 동안 4.9m 떨어집니다.
- v² = u² + 2as: u = 10m/s, a = -2m/s²의 자전거가 0m/s의 속도로 25m 이동 후 멈춥니다.