알짜힘 계산기
두 힘 벡터를 더해 합력, 방향, 성분, 가속도를 구하세요.
합력 계산기
물체의 질량과 두 힘의 크기 및 각도를 입력하세요. 각도는 양의 x축에서 반시계 방향으로 측정합니다.
첫 번째 힘 벡터
두 번째 힘 벡터
알짜힘 안내
알짜힘은 물체에 작용하는 모든 힘의 벡터 합입니다. 일반적인 산술과 달리 벡터 덧셈은 크기뿐 아니라 방향도 고려해야 합니다. 두 힘은 서로 강화하거나 일부 상쇄하거나 새로운 방향의 합력을 만들 수 있습니다. 이 계산기는 두 힘 벡터를 서로 수직인 x, y 성분으로 분해한 뒤 대응 성분을 더해 합력의 크기와 방향을 구합니다. 물체의 질량을 알면 뉴턴 제2법칙으로 가속도도 계산합니다.
각도는 양의 x축에서 반시계 방향으로 측정합니다. 각 힘의 x 성분은 크기에 각도의 코사인을 곱한 값이고 y 성분은 크기에 사인을 곱한 값입니다. 알짜힘의 성분은 개별 성분의 합입니다. 피타고라스 정리로 합력 크기를 구하고 두 인수 아크탄젠트 함수로 올바른 사분면의 방향을 구합니다. 0 이상인 합력 크기를 질량으로 나누면 가속도 크기가 됩니다.
부호는 중요한 물리 정보를 담습니다. 영 도의 힘은 오른쪽, 구십 도는 위쪽, 백팔십 도는 왼쪽, 음의 구십 도는 아래쪽을 향합니다. 크기가 같고 백팔십 도 떨어진 힘은 상쇄되며, 다른 힘이 없다면 물체는 정지 또는 등속 운동 상태의 평형에 놓입니다. 수직인 힘은 크기를 그대로 더할 수 없습니다. 예를 들어 삼 뉴턴과 사 뉴턴의 힘이 직각이면 합력은 오 뉴턴입니다.
값을 입력하기 전에 자유 물체도를 그려야 합니다. 필요에 따라 가해진 힘, 중력, 수직항력, 장력, 마찰력, 항력을 포함하고 일관된 좌표계를 선택하세요. 이 두 벡터 모델은 교과서 예제나 빠른 확인에 편리합니다. 더 복잡한 계는 힘들을 먼저 묶어 합성하거나 모든 x, y 성분을 각각 합산해 처리할 수 있습니다. 계산에서는 물체를 입자로 취급하고 입력한 모든 힘이 동시에 작용한다고 가정합니다. 강체에서는 중심을 벗어난 힘이 토크도 만들 수 있으므로 병진 알짜힘만으로 전체 운동을 설명할 수 없습니다.
알짜힘 예시
| 힘과 질량 | 결과 | 의미 |
|---|---|---|
| 0° 방향 3 N, 90° 방향 4 N, 질량 5 kg | 53.130102° 방향 5 N, a = 1 m/s² | 수직 벡터가 3-4-5 직각삼각형을 이룹니다. |
| 0° 방향 10 N, 180° 방향 4 N, 질량 2 kg | 0° 방향 6 N, a = 3 m/s² | 반대 방향의 힘이 일부 상쇄됩니다. |
| 45° 방향 5 N, -45° 방향 5 N, 질량 2.5 kg | 0° 방향 7.071068 N, a = 2.828427 m/s² | 수직 성분은 상쇄되고 수평 성분은 더해집니다. |
알짜힘 계산 방법
- 자유 물체도를 그리고 양의 x축 방향을 선택하세요.
- 물체 질량을 킬로그램으로 입력하세요.
- 각 힘의 크기와 반시계 방향 각도를 도 단위로 입력하세요.
- 알짜힘 계산을 선택해 벡터를 분해하고 더한 결과를 확인하세요.
알짜힘 자주 묻는 질문
알짜힘이 0이라는 것은 무슨 뜻인가요?
가속도가 0이라는 뜻입니다. 물체는 정지해 있거나 일정한 속도로 움직일 수 있습니다.
알짜힘은 스칼라인가요, 벡터인가요?
알짜힘은 크기와 방향을 모두 갖는 벡터입니다. 따라서 힘은 성분별로 합쳐야 합니다.
힘의 크기가 음수일 수 있나요?
크기는 보통 0 이상이며 방향은 각도로 나타냅니다. 이 계산기는 부호 있는 값도 허용하며 음수는 입력 방향을 반대로 바꾸는 것과 같습니다.
질량은 알짜힘에 어떤 영향을 주나요?
질량은 입력한 힘의 합을 바꾸지 않습니다. 같은 알짜힘이라도 질량이 클수록 가속도가 작아지므로 가속도에 영향을 줍니다.
알짜힘에 중력이 포함되나요?
중력을 힘 벡터 중 하나로 입력한 경우에만 포함됩니다. 완전한 자유 물체 분석에는 중력과 모든 관련 외력을 포함하세요.