MKS 단위, 힘의 단위(N; 뉴튼)

길이, 무게, 시간을 측정하기 위해 예전에는 다양한 단위(예-미터법과 척관법, 한 평의 면적은?)를 사용해왔지만 지금은 법률로서 국계단위계(SI 단위)인 MKS 단위를 표준으로 정하고 있습니다.

 

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SI단위 - MKS 단위

SI 단위는 이 MKS를 기준으로 하는 SI단위계와 접두어로 구성됩니다. MKS는 각각 M은 길이의 단위로 미터(m), K는 질량의 단위로 킬로그램(kg), S는 시간의 단위로 초(s)를 의미합니다. 

 

▒ SI 단위군

그 외의 SI단위군은 다음과 같습니다.

기본단위(7개)	길이(m), 질량(kg), 시간(s), 전류(A), 열역학적온도(K), 물리량(mol), 광도(cd)
보조단위(2개)	평면각(rad), 입체각(sr)

 

▒ 접두어

길이, 무게 등 각 단위는 크기가 변하기 때문에 크기 변화를 쉽게 나타낼 수 있는 접두어(단위변환 기호)를 사용합니다. 즉 접두어는 SI단위의 10의 자승(정수)을 나타내는 접두어로, 일반적으로 사용하는 단위변환 기호는 다음과 같습니다.

제곱	기호	접두어
10⁻¹²	p	pico
10⁻⁹	n	nano
10⁻⁶	μ	micro
10⁻³	m	milli
10⁻²	c	centi
10⁻¹	d	deci
10	da	deka
10²	h	hecto
10³	k	kilo
10⁶	M	mega
10⁹	G	giga
10¹²	T	tera

 

힘의 단위

대지 위에 서 있는 건축물은 다양한 힘에 저항하면서 평형을 유지하고 있습니다. 중력뿐 아니라 바람, 지진, 온도 등 다양한 힘이 작용합니다. 여기서는 힘의 개념과 힘의 단위인 뉴튼을 살펴보겠습니다.

 

뉴턴은 사과가 떨어지는 것을 보고 만유인력의 법칙을 떠올렸다고 합니다. 지구가 물체를 끌어당기기 때문에 사과가 옆으로 떨어지지 않고 지구 중심방향으로 떨어집니다. 만일 잘 익은 사과가 떨어지지 않고 나무에 매달려 있다면, 사과나무는 지구가 당기는 힘에 맞서서 버티고 있는 것이겠죠?

 

 

 

뉴턴은 힘이 질량 × 가속도와 같다는 법칙(Force = Mass × Acceleration ; F = ma)을 발견해냈습니다. 물체의 질량이 일정하다면 힘은 항상 가속도를 일으킵니다. 다시 말해 힘은 물체가 제자리에 있으려는 관성에 변화를 일으키고 속도를 변하게 만듭니다. 거꾸로 얘기하면 어떤 물체에 속도의 변화가 일어난다면 힘이 작용하는 것이 되겠죠.

 

힘의 단위는 뉴튼(N)을 사용합니다. 1 N은 1 kg의 물체를 1 m/s²만큼가속시키는 데에 필요한 힘을 나타내는 단위입니다. 사과 무게가 대략 100g이라면 이 힘은 1 N 정도가 됩니다.

 

1N = 1kg × 1m/s²

 

질량과 힘은 차이가 있습니다.  중력때문에 사과가 떨어지면 10 m/s²(정확히는 9.8 m/s²)만큼 가속도가 발생합니다. 즉 사과가 떨어지고나서 1초가 지나면 사과의 속도가 10 m/s만 큼 증가합니다. 100 g 의 사과가 가속도10 m/s²으로 떨어지면 

F = 100 g × 10 m/s²이고, 이것은 1 kg × 1 m/s²과 같습니다.

 

이 사과가 받는 힘이 1 N입니다. 질량과 뉴턴 단위는 대략 10배 차이가 납니다. 내 몸무게가 70 kg이라면 나는 700 N의 힘으로 땅을 누른다고 생각하면 됩니다.

 

 

 

▶ <다음 글> 힘의 표현(화살표), 힘의 합성과 분해

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