[동역학 I] 동역학 1강_Introduction

이번 글의 내용은 한국과학기술원(KAIST) 기계공학과 김양한 명예 교수님의 "동역학 I" 강의를 정리 및 참조하였음을 먼저 밝힙니다. 혹시 제가 잘못 알고 있는 점이나 보완할 점 있다면 댓글로 알려주시면 감사하겠습니다. 

 

그럼 시작 해보도록 하겠습니다.

 

뉴턴 제2 법칙 [사진 출처]: 좌측=동역학 I 수업 & 우측= NASA

 

뉴턴 제 2 법칙이 무엇을 이야기하는지 알아보도록 하겠습니다.

 

 

일단 수업에서 교수님이 설명하신 뉴턴 제2의 법칙의 식을 설명해주셨습니다. 위에 우측 (빨강색)으로 표시한 부분을 참조하면 3가지의 힘(Force) 즉, F1, F2, F3가 모두 더해진 것을 알 수 있습니다. 이 3가지의 힘들이 합쳐서 Mass(물체)를 움직이게 할 수 있는 것입니다. 이러한 Mass를 어떠한 방향으로 움직이게 도와주는 요소가 Accerleration(가속도)입니다.

 

 

위의 식을 보면 좌변, 우변이 모두 벡터라는 것을 알 수 있습니다. 여기서 벡터가 의미하는 것은 크기와 방향이 있는 것을 뜻합니다. 그리고 크기(magnitude)와 direction(방향)을 표현하기 위해서 무엇이 필요할까요? magnitude와 direction을 잴 수 있는 좌표계가 있어야 합니다. 따라서 뉴턴의 법칙을 적용하려면 좌표계가 필요합니다.

 

 

이제 좌표계를 어떻게 선정하는지의 기준이 자신이 쓰기 편리한 좌표계를 사용하면 됩니다. 각도와 방향, x와 y와 등등 표현하기 편한 좌표계를 사용합니다. 각각의 좌표계를 이용하여 뉴턴의 법칙, 벡터를 표현하려면 벡터의 구성요소(크기와 방향)가 있으니까 그림으로 이것들을 표현하는 것이 제일 적당합니다. 

위의 그림은 단진자(Simple pendulum) 입니다. 이 단진자의 움직임을 어떤 좌표계로 표현하는 것이 적절할까요? 각도로 좌표계를 표현하는 것이 제일 알맞습니다. 쉽게 말하면 움직임을 얼마의 각도로 움직이는 지로 표현하면 되는 것입니다. 즉 간단하게 예시를 들어서 B에서 A로 가는데에는 35도의 각도, A에서 C로 가는데는 70도의 각도를 움직임으로 표현할 수 있는 것입니다. 

 

 

참고로 저는 산업공학을 전공해서 취미로 수학 기반의 물리학, 기계공학을 공부하는 단계여서 정리한 내용이 다소 부족할 수 있으니, 예를 통하여 개념을 쉽게 설명해주실 수 있는 분은 밑에 답글 남겨주시면 감사하겠습니다.

 

긴 글 읽어주셔서 감사합니다.