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과학

마찰력

마찰력과학
영문명
Friction
기본 구분
정지 마찰과 운동 마찰
작용 방향
접촉면의 접선 방향
모형의 매개변수
마찰계수 등
마찰력은 접촉하는 물체 사이의 상대적인 미끄러짐이나 그 경향과 관련된 접선 방향의 힘이다. 운동을 방해할 수 있지만 걷기와 바퀴의 추진처럼 운동을 가능하게 하는 데도 관여한다.

무엇의 반대 방향인가

마찰은 단순히 물체의 이동 방향 반대로만 작용한다고 설명할 수 없다. 접촉면 사이에서 일어나는 상대 미끄러짐 또는 미끄러지려는 경향을 기준으로 생각해야 한다.

사람이 지면을 뒤로 밀 때 지면의 마찰력이 사람을 앞으로 밀 수 있다. 마찰이 운동을 일으키는 데도 관여한다는 예다.

정지 마찰은 고정된 크기가 아니다

두 표면이 미끄러지지 않는 동안 정지 마찰력은 필요한 범위 안에서 달라질 수 있다. 단순한 모형에서는 가능한 최대 크기를 수직항력과 정지 마찰계수의 곱으로 나타낸다.

최대값의 식을 실제 정지 마찰력의 크기와 항상 같다고 두면 안 된다. 작은 힘으로 밀어도 움직이지 않는 경우에는 그에 맞는 마찰력이 작용할 수 있다.

미끄러지는 동안

운동 마찰을 수직항력에 비례한다고 보는 모형은 여러 문제에서 유용하다. 그러나 실제 마찰은 표면 상태와 재료, 온도와 속도 등 조건에 따라 더 복잡해질 수 있다.

마찰계수는 모든 상황에 통하는 물체 하나의 절대적인 상수라기보다 접촉 조건에 관계된 값으로 다뤄야 한다.

에너지와 표면

마찰이 있는 운동에서는 역학적 에너지가 내부 에너지와 변형 등으로 전환될 수 있다. 이 때문에 접촉 부위의 온도 변화나 마모가 나타나기도 한다.

마찰을 줄이는 것이 유리한 장치도 있지만, 제동과 고정처럼 충분한 마찰이 필요한 기능도 있다.

관련 문서

속도 / 가속도 / 에너지 / 열 / 운동량