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고등학교 물리학 · 힘과 에너지

평형과 돌림힘, 구조물이 버티는 조건

힘을 합하면 0인데도 왜 기울어질까요? 한 기준점에 대한 힘팔과 돌림힘을 비교하고, 무게중심이 받침면 어디에 놓이는지로 안정성을 판단합니다.

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먼저 볼 개념과 교과 연결

현재 교과의 개념을 연결합니다.

  • 2022 개정 · 고등학교 물리학: 12물리01-01한 기준점에 대한 정적 평형과 구조물의 안정성을 다룹니다. 수직 힘의 돌림힘 F×r만 계산하며 회전 동역학과 복수 기준점을 오가는 복잡한 문제는 다루지 않습니다. 무게중심 판정은 수평 바닥, 미끄러짐 없음, 중력과 받침 힘만 작용하는 모형입니다.

교육과정 원문 대조 기준이며 교과서 진도와 교사 최종 검토는 확인 중입니다.

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01돌리는 효과를 비교하기

힘의 크기뿐 아니라 어디를 미는지도 봅니다.

힘팔은 작용선까지의 수직 거리

문을 경첩 가까이에서 밀 때와 손잡이에서 밀 때의 차이를 생각해 보세요. 은 정한 기준점 둘레로 물체를 돌리려는 효과입니다. r은 기준점에서 힘의 작용선까지 잰 수직 거리입니다.

r기준점 OF
아래 방향 힘에서는 가로 거리가 입니다. 비스듬한 연결선의 길이를 쓰지 않습니다.

수직 힘의 돌림힘과 회전 방향

∣τ∣=Fr(N⋅m)|\tau|=Fr\quad (\mathrm{N}\cdot\mathrm{m})
O 기준 힘의 위치와 방향회전 경향
오른쪽에서 아래로 / 왼쪽에서 위로시계 방향
왼쪽에서 아래로 / 오른쪽에서 위로반시계 방향
작용선이 O를 지남 0 → 0
단위 확인

O에서 0.30 m 떨어진 곳을 막대에 수직으로 8 N 밀면 의 크기는 2.4 N·m입니다. 30 cm를 그대로 곱하지 말고 m로 바꿉니다.