위키득계정 ↗
과학

구심력

구심력과학
영문명
Centripetal force
방향
원운동 중심 쪽
역할
속도 방향을 바꾸는 가속도 제공
구분
별도의 기본 힘을 뜻하지 않음
구심력은 물체가 원형 경로를 따라 움직이도록 중심 방향의 가속도를 만드는 힘의 역할을 가리킨다. 새로운 종류의 힘이 아니라 장력, 중력, 마찰력 등의 합력이나 그 성분이 맡을 수 있다.

속력이 같아도 가속한다

물체가 원을 따라 일정한 속력으로 움직여도 속도의 방향은 계속 변한다. 속도는 방향을 포함하므로 이런 운동에도 가속도가 있다. 중심 방향의 가속도를 만들기 위해 안쪽으로 향하는 순 힘의 성분이 필요하다.

어떤 힘이 역할을 맡을까

줄에 묶인 물체에서는 장력이, 궤도를 도는 천체에서는 중력이 중심 방향의 힘을 제공할 수 있다. 여러 힘이 함께 작용한다면 각각의 중심 방향 성분을 합쳐야 한다. 힘 그림에 실제 힘들을 그린 뒤 구심력을 별개로 한 번 더 더하면 중복 계산이 된다.

속력과 반지름의 영향

원운동에서 필요한 중심 방향 순 힘의 크기는 질량과 속력의 제곱에 비례하고 반지름에 반비례한다. 같은 속력이라면 더 급한 원형 경로를 따라갈수록 더 큰 중심 방향 가속도가 필요하다.

속력이 변하는 원운동에는 접선 방향 가속도도 생길 수 있다. 중심 방향 성분만으로 전체 힘을 설명할 수 있는 것은 일정한 속력의 원운동처럼 조건이 맞는 경우다.

중심으로 당기지 못하면

중심 방향의 힘이 갑자기 사라지면 물체는 그 순간의 접선 방향 속도를 가지고 움직이기 시작한다. 곧바로 중심에서 바깥으로 향하는 직선을 따라 튀어나가는 것이 아니다. 이후의 경로는 중력 등 남아 있는 힘에 따라 달라진다.

관련 문서

가속도 / 속도 / 중력 / 원심력