운동 법칙과 운동량(11) : 마찰력

마찰력에는 크게 두 가지가 있는데 하나는 정지 마찰력이고, 다른 하나는 운동 마찰력이다. 정지 마찰력은 말 그대로 가만히 있을 때 작용하는 마찰력이고, 운동 마찰력은 운동할 때 작용하는 마찰력이다.

마찰력은 마찰계수와 수직 항력의 곱으로 나타내며, 수직 항력이란 아래에 그림에서 노란색 화살표와 같다.

마찰력과 수직항력

즉, 물체를 수평면 위에 놓으면 물체에는 중력이 작용하여 접촉면을 수직 아래로 누르는 힘이 발생하고, 이에 대한 반작용으로 발생하는 힘이 바로 수직 항력이다. 다시 한번, 모든 힘(작용)에는 반작용이 있다.

마찰력

• μ(mu, 뮤) : 마찰계수
• N : 수직 항력
  • 수직 항력은 영어로 Natural force라 하고, N으로 표기한다.
  • 마찰계수는 그리스어(μ)를 사용하며, 운동마찰계수와 정지마찰계수는 서로 다르다.

물체에 힘(외력)이 작용하였는데도 움직이지 않고 정지 상태를 유지한다면 그 물체에는 외력만큼의 크기를 가지고 방향이 반대인 정지마찰력이 작용하였다고 할 수 있다. 즉, 알짜힘이 0인 평형 상태이다.

외력이 점점 세지면 어느 순간 물체가 움직이기 시작하는데, 물체가 시작하기 직전 외력이 가장 커질 때 작용하는 정지마찰력을 최대정지마찰력이라고 한다.

물체가 운동할 때 일정하게 작용하는 마찰력을 운동마찰력이라고 하며, 주로 정지마찰력을 μ라고 표현하면 운동마찰력을 μ’라고 표현한다.