3. 탄성력
1) 탄성력
(1) 탄성력의 정의
고무줄을 손으로 늘여 본 적이 있으신가요?
신기하게도 고무줄을 늘였다가 놓으면, 다시 원래 모양으로 돌아갑니다.
이처럼 원래 형태로 돌아가려는 성질을 탄성이라고 합니다.
그리고 원래 형태를 변화시키는 것을 변형이라고 하죠.
우리가 고무줄을 늘일 때는 힘이 필요합니다.
왜냐하면 고무줄이 원래 모습으로 돌아가려고 하기 때문이죠.
이때 다시 원래대로 돌아가는 힘을 탄성력이라고 합니다.
탄성력 또한 힘이기 때문에 N [뉴턴] 단위를 사용합니다.
탄성력 = 100N, 80N, 60N...
(2) 탄성력의 활용
탄성력을 가진 물체를 탄성체라고 합니다.
이 탄성체에는 다양한 것들이 있습니다.
고무줄, 용수철, 태엽과 같은 것들이 있고
이를 이용해서 만든 활, 공, 집게, 기타 줄, 북, 트램펄린, 구름판, 펜싱 검, 장대 등이 있죠.
탄성체는 실제 생활에서 셀 수 없이 많이 있습니다.
(3) 탄성력의 방향
우리가 용수철을 늘렸다가 놓으면, 용수철은 다시 줄어듭니다.
우리가 용수철을 줄였다가 놓으면, 용수철은 다시 늘어납니다.
이처럼 탄성력은 원래 상태로 돌아가려는 힘이기 때문에,
우리가 힘을 주었던 반대 방향으로 작용합니다.
(4) 탄성력의 크기
우리가 탄성체를 변형시킨 힘만큼 탄성력도 커집니다.
다시 말해, 탄성력은 탄성체의 변형 정도가 클수록 커집니다.
고무줄을 조금 당겼을 때와 많이 당겼을 때,
원래 상태로 돌아가려는 탄성력은 당긴만큼 커집니다.
2) 저울
(1) 무게를 측정하는 방법
앞장에서 무게는 중력의 크기라고 했습니다.
이 중력의 크기를 알 수 있는 방법이 있을까요?
바로 원래 상태로 돌아가려는 용수철의 힘을 이용하는 방법이 있습니다.
탄성력을 이용해서 물체의 무게를 알 수 있다는 것이죠.
우리가 용수철을 늘리려면,
용수철이 가지고 있는 탄성력보다 강한 힘을 주어야 합니다.
이처럼 어떤 물체가 받고 있는 중력이
용수철의 탄성력보다 크다면 용수철은 늘어나겠죠?
이를 이용한 것이 바로 용수철저울입니다.
용수철이 늘어나는 길이로 무게를 측정하는 것이죠.
(2) 질량을 측정하는 방법
무게는 중력에 따라 달라집니다.
하지만 질량은 물체가 가진 고유한 양이기 때문에 변하지 않죠.
그렇다면 질량은 어떻게 잴 수 있을까요?
양팔 저울이나 윗접시 저울과 같은 천칭을 사용하는 방법이 있습니다.
먼저 질량을 알고 싶은 물체를 한쪽 면에 올립니다.
그리고 이미 질량을 알고 있는 분등을 반대쪽에 올리면서 균형을 맞추는 것이죠.
균형이 맞춰진다면 그때 물체의 질량을 알 수 있습니다.
[정리]
1) 변형: 어떤 물체의 형태를 변화시키는 것
2) 탄성: 원래 형태로 돌아가려는 성질
탄성체: 탄성을 가진 물체
탄성력: 원래 형태로 돌아가려는 힘
3) 탄성력은 변형과 반대 방향으로 작용합니다.
4) 탄성력은 변형된 정도와 똑같은 힘의 크기를 갖습니다.
5) 탄성력을 이용한 용수철저울로, 물체의 무게를 측정할 수 있습니다.
6) 양팔저울, 윗접시 저울로 질량을 측정할 수 있습니다.
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