Ⅱ. 여러가지 힘 - 4. 마찰력

2018년 평창 올림픽에서 컬링이라는 경기를 보신 적이 있으신가요?

차가운 빙판에서 뜨거운 열기를 보여준 한국 선수들 덕분에,

너무 재미있게 봤던 기억이 나네요.

 

컬링도 다른 종목과 마찬가지로 기술과 전략이 필요하지만

특별하게 마찰력이라는 힘이 가장 많이 관련된 종목이 아닐까 싶습니다.

 

왜 컬링이 마찰력과 관련된 종목인지, 마찰력에 대해 알아볼까요?

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4. 마찰력

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1) 마찰력

(1) 마찰력의 정의

어떤 물체를 밀거나 당기면

그 물체의 표면과 접촉하는 표면이 서로 부딪히게 되어 움직임을 방해합니다.

이때 방해하는 힘을 마찰력이라고 부르죠.

그림 1. 마찰력의 정의

마찰력은 두 물체의 접촉면에서 운동을 방해하는 힘입니다.

마찰력 또한 힘이므로, N [뉴턴]을 단위로 사용합니다.

 

 

 

(2) 마찰력의 방향

마찰력은 두 물체의 접촉면에서 발생하는 힘입니다.

 

만약 우리가 왼쪽으로 돌을 당기면,

돌과 땅의 접촉면에서 당기는 것을 방해하는 힘이 발생합니다.

 

이 힘은 우리가 돌을 당기기 힘들게 합니다.

그래서 마치 마찰력이 오른쪽으로 작용하는 것처럼 느껴지죠.

그림 2. 마찰력의 방향

결국 마찰력은 운동 방향과 반대 방향으로 작용합니다.

 

 

 

(3) 마찰력의 크기

표면이 거칠수록 마찰력은 더 강하게 작용합니다.

반대로 표면이 매끄러울수록 마찰력은 더 약하게 작용하죠.

다시 말해, 마찰력은 표면의 거칠기에 영향을 받습니다.

 

평소에 잘 지나가던 길도, 빙판길이 되면 마찰력이 약해져 미끄러질 수 있습니다.

그림 3. 마찰력으로 인한 자연현상

그리고 마찰력은 물체의 성질에도 영향을 받습니다.

표면이 평평해 보이지만 잘 미끄러지지 않는 고무가 있죠.

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2) 마찰력의 활용

마찰력은 운동에 방해되는 힘이기 때문에, 우리에게 안 좋은 것처럼 느껴집니다.

 

하지만 마찰력을 크게 만들어, 미끄러지는 사고를 예방할 수 있습니다.

대표적으로 등산화, 자동차 체인, 송진가루 등이 있죠.

 

물론 마찰력에 방해받지 않기 위해 윤활제를 사용하는 경우도 있습니다.

 

그림 4. 컬링과 마찰력

컬링은 빙판 위에서 스톤을 골인 지점에 놓는 경기입니다.

그리고 빙판에는 미리 잘게 부서진 자갈이 깔려있죠.

자갈은 스톤과 빙판의 마찰력을 크게 하여 움직임을 방해합니다.

 

만약 한 선수가 브룸이라는 도구로 자갈을 열심히 닦아내면

스톤과 빙판의 마찰력이 작아져 속도가 유지될 수 있습니다.

 

이제 왜 컬링이 마찰력과 깊은 관계가 있는지 이해하셨죠?

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[정리]

1) 마찰력: 두 물체의 접촉면에서 운동을 방해하는 힘

2) 마찰력의 방향: 운동(또는 가해진 힘)방향과 반대 방향

3) 마찰력은 물체의 성질과 표면의 거침에 따라 크기가 달라집니다.

     표면이 거칠수록 마찰력은 커지고, 표면이 매끄러울수록 마찰력이 작아집니다.