막대의 평형 위치는

Physics 2016. 1. 21. 09:34
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막대의 한쪽 끝을 줄로 천장에 매달고 반대편은 물 위에 떠 있는 스티로폼 조각 위에 약간 기울게 올려놓았다. 막대와 스티로폼이 더 이상 움직이지 않는 상태가 되었을 때 모습으로 맞는 것은 어느 것일까?

 

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막대에 작용하는 힘은 중력, 스티로폼으로부터 받는 힘, 그리고 장력이 있다. 스티로폼이 주는 힘은 물의 저항력을 무시하면 수직 방향의 힘 밖에 없다. 왜냐면 수평 방향의 힘을 막대에 주면 반작용으로 스티로폼도 수평 방향의 힘을 받는데 이것을 상쇄시켜 평형에 도달하게 만들 힘이 없기 때문이다(스티로폼이 바닥에 있다면 정지 마찰력이 이 역할을 한다). 따라서 중력과 수직향력은 수직 방향의 힘뿐이므로 만약 장력이 수평 성분을 가지면 이것을 상쇄시킬 힘이 없으므로 절대로 평형에 도달할 수 없게 된다. 그러므로 가능한 장력의 방향은 수직 방향밖에 없다. 따라서 막대에 작용하는 중력은 수직 방향의 장력과 수직항력에 의해서 상쇄된다.

 

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Posted by helloktk

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