만유인력 계산기
알려진 거리만큼 떨어진 두 질량 사이의 뉴턴 인력을 계산합니다.
만유인력 계산
두 질량은 킬로그램, 중심 간 거리는 미터로 입력하세요.
만유인력 알아보기
뉴턴의 만유인력 법칙에 따르면 질량을 가진 모든 두 물체는 서로 끌어당깁니다. 힘의 크기는 중력 상수에 두 질량을 곱한 값을 중심 간 거리의 제곱으로 나눈 것과 같습니다. 이 계산기는 G를 6.6743 × 10^-11 뉴턴 제곱미터 매 제곱킬로그램으로 사용하며, 질량은 킬로그램, 거리는 미터로 입력합니다. 계산된 힘은 뉴턴으로 표시됩니다.
힘은 어느 쪽 질량에든 정비례합니다. 한 질량이 두 배가 되면 인력도 두 배가 되고, 두 질량이 모두 두 배가 되면 인력은 네 배가 됩니다. 거리는 역제곱 관계를 가집니다. 중심 간 거리를 두 배로 늘리면 힘은 4분의 1로, 세 배로 늘리면 9분의 1로 줄어듭니다. 이처럼 빠르게 감소하기 때문에 모든 질량 사이에 중력이 작용해도 일상적인 물체 사이의 힘은 알아차리기 어려울 만큼 작습니다.
밀도 분포가 구대칭인 물체는 전체 질량이 중심에 모여 있는 것으로 보아 외부 중력 효과를 모델링할 수 있습니다. 크기가 서로 떨어진 거리에 비해 충분히 작은 물체에도 질점 근사가 유용합니다. 하지만 가까이 있는 불규칙한 물체나 공간적으로 넓게 퍼진 물체에서는 각 부분 사이의 거리가 달라 정확도가 떨어집니다. 이때는 질량 분포 전체에 걸쳐 힘을 적분하는 상세 모델이 필요합니다.
뉴턴 방정식은 수업 문제, 실험실 규모 추정, 일반적인 조건에서의 여러 우주선 계산, 행성 비교에 매우 잘 맞습니다. 최고 수준의 정밀도, 매우 강한 중력장 또는 상대론적 조건에서는 일반 상대성이론이 필요합니다. 작은 규모에서는 다른 힘이 우세할 수 있으며, 행성 근처 물체의 겉보기 무게는 자전, 고도, 위도, 지역 지질에도 영향을 받습니다.
물체 표면 사이의 틈이 아니라 중심 간 거리를 사용하세요. 모든 입력값은 SI 단위로 맞추거나 먼저 변환해야 합니다. 그램을 1000으로 나누면 킬로그램이 되고, 킬로미터에 1000을 곱하면 미터가 됩니다. 과학적 표기법은 매우 작거나 큰 결과를 명확하게 표시합니다. 이 교육용 결과는 다른 천체, 운동, 조석 효과, 상대론적 보정을 포함하지 않지만 뉴턴의 기본 모델을 직접적이고 재현 가능한 방식으로 적용합니다.
만유인력 계산 예제
다음 예제는 질점과 SI 단위를 사용합니다.
| 질량과 거리 | 인력 | 관찰 |
|---|---|---|
| 1 kg과 1 kg, 거리 1 m | 6.674300e-11 N | 힘의 수치가 중력 상수의 수치와 같습니다. |
| 10 kg과 20 kg, 거리 2 m | 3.337150e-9 N | 질량의 곱을 4로 나눕니다. |
| 1000 kg과 500 kg, 거리 10 m | 3.337150e-7 N | 일상적인 기준으로는 여전히 매우 작은 힘입니다. |
만유인력 계산 방법
- 첫 번째 물체의 질량을 킬로그램으로 변환해 입력하세요.
- 두 번째 물체의 질량을 킬로그램으로 변환해 입력하세요.
- 중심 간 거리를 측정하고 미터로 입력하세요.
- 만유인력 계산을 선택하고 뉴턴 단위의 결과를 확인하세요.
자주 묻는 질문
만유인력 상수는 무엇인가요?
계산기는 6.6743 × 10^-11 뉴턴 제곱미터 매 제곱킬로그램을 사용합니다. 뉴턴의 만유인력 방정식에 쓰이는, 측정으로 구한 비례 상수입니다.
어떤 거리를 입력해야 하나요?
표면 사이의 빈틈이 아니라 질량 중심 사이의 거리를 입력하세요. 구체에서는 여기서 사용하는 거리가 기하학적 중심 사이의 거리입니다.
일상적인 물체 사이의 중력은 왜 이렇게 작나요?
중력 상수는 SI 단위에서 매우 작습니다. 따라서 전자기적 접촉력과 지구의 인력이 가까이 있는 보통 물체들의 상호 중력보다 훨씬 큽니다.
두 물체에 같은 크기의 중력이 작용하나요?
네, 두 물체는 크기가 같고 방향이 반대인 힘을 받습니다. 가속도는 각 물체의 질량에도 달려 있으므로 서로 다릅니다.
뉴턴 방정식만으로 부족한 경우는 언제인가요?
극도로 높은 정밀도, 강한 중력장 또는 광속에 가까운 속도에서는 일반 상대성이론이 필요합니다. 공간적으로 넓은 불규칙한 물체는 질량 분포에 대한 적분도 필요할 수 있습니다.