작용 반작용의 법칙의 예

뉴턴의 운동 법칙은

제1법칙 관성의 법칙, 제2법칙 가속도의 법칙,  제3법칙 작용 반작용의 법칙이 있습니다.

이 세 가지 중에서 제3법칙인 작용 반작용의 법칙에 대하여 알아보겠습니다.

 

1. 작용반작용의 법칙 공식

먼저 공식을 보시면 다음과 같습니다.

작용반작용의 법칙 공식

위의 공식을 좀 풀어서 설명하면 다음과 같습니다.

모든 작용에 대해 크기는 같고 방향은 반대인 반작용이 존재한다. 또는 두 물체의 서로에 대한 상호작용은 언제나 (크기가) 같고 방향이 반대이다.

 

2. 작용반작용의 법칙 내용

작용반작용의 법칙은 

"힘은 오로지 계(system)의 외부에서만 오며 물체가 물체 스스로에게 힘을 줄 수 없다." 를 의미합니다.

다시 말하면, "힘의 근원은 어디인가" 를 알려주는 법칙이라고 할 수 있습니다.

좀더 쉽게 설명드리면,

한 물체 A가 다른 물체 B에게 작용하는 힘이 있을 경우, 그 다른 물체 B도 물체 A에게 같은 크기의 힘을 반대 방향으로 가한다는 법칙입니다.

A가 B에 작용하는 힘의 '결과'로 B가 A에 작용하는 반작용이 나오는 것이 아니라, 그 두 힘은 원래 동시에 존재하는 것입니다.

 

즉, 새가 날개로 공기를 밀어내는 힘과 공기가 새의 날개를 밀어내는 힘은 동시에 작용한다는 것이죠.

단, 겉보기 힘의 반작용은 존재하지 않는데 이것은 겉보기 힘이 가상의 힘이기 때문입니다.

실존하는 힘이 아니기 때문에 이에 대한 반작용도 실존하지 않습니다.

앞에서 말한 것처럼, 실제로 존재하는 힘이면 그 힘의 반작용과 반드시 세트로 작용한다고 볼 수 있습니다.

가끔 일부 문제에서 힘의 평형과 작용 반작용을 비교하여 물어보는 경우가 있는데, 이때 혼동하지 않도록 주의를 기울여야 합니다.

힘이 평형을 이루는 상황은 두 힘의 작용점이 한 물체 안에 있고 두 힘의 합력(알짜힘)이 0이 되어 움직이지 않는 경우지만, 작용 반작용은 두 물체가 상호작용할 때의 경우로, 힘의 작용점이 서로 다른 물체에 있으므로 두 물체가 서로 별개의 운동을 합니다.

즉, 두 물체간의 힘은 더할 수 없습니다.

위의 내용을 정리해보면, 뉴턴의 제3 운동 법칙인 '작용 반작용의 법칙'의 특징은 다음과 같습니다.

 

• 작용 반작용의 크기는 항상 같다.
• 이 힘의 방향은 서로 반대 방향이다.
• 힘을 받는 물체가 서로 다르니 더할 수 없다.

 

3. 작용반작용의 법칙의 예

작용 반작용 법칙의 예로는 어떤 것이 있는지 알아보겠습니다.

작용 반작용 예

  가. 걸음을 걷는 행위

  발이 땅을 차는 힘에 대한 반작용으로 땅이 사람을 동시에 밀기 때문에 사람이 앞으로 나아갈 수 있는 것입니다. 이처럼 작용 반작용 법칙은 우리 주변의 모든 것이 상호작용할 때 적용되는 법칙입니다.

  나. 손바닥 치기 게임

  같은 힘으로 두 사람이 손바닥으로 상대에게 힘을 전달했다면 서로 반작용으로 휘청거리게 되며, 이를 균형감각으로 극복한다면 계속 서 있을 수 있게 되고, 그렇지 않다면 넘어져서 패배하게 됩니다. 이러한 이유 때문에 손바닥을 때리는 사람도 맞는 사람 못지않게 아픔을 느끼게 됩니다.

  다. 오토바이와 4륜차가 충돌하는 경우

  4륜차가 오토바이에 작용하는 힘의 크기와 오토바이가 4륜차에 작용하는 힘의 크기는 같지만, 오토바이가 4륜차에 비해 질량이 작기 때문에 같은 크기의 힘으로도 이처럼 가속도가 크게 걸리는 것입니다.

  라. 총의 작동 원리

  총알 등의 투사체가 밀어내는 것은 총이 아니라 연소된 화약 증기입니다. 총이 반동을 받는 것은 총알이 밀어내기 때문이 아니라 총알이 화약증기를 밀어내고, 화약증기가 다시 총을 밀어내기 때문입니다. 이 때문에 무반동총과 같이 화기의 반대쪽이 열려서 화약 증기가 바깥으로 빠져나가는 무기는 사용자가 받는 반동이 대폭 감소합니다. 왜냐하면, 화약증기가 총을 밀쳐내지 못하기 때문이다.

이상으로 작용반작용의 법칙을 알아보았는데, 출처는 나무위키입니다.