뉴턴 제2법칙 계산기
F = ma로 힘, 질량 또는 가속도를 즉시 계산하세요.
힘·질량·가속도 계산기
구할 변수를 선택한 뒤 나머지 두 값을 SI 단위로 입력하세요.
뉴턴 제2법칙 안내
뉴턴 제2법칙은 F가 m과 a의 곱이라는 간결한 식으로 알짜힘, 질량, 가속도를 연결합니다. 물체의 가속도는 외력의 합에 비례하고 질량에 반비례하며, 방향은 알짜힘과 같습니다. 이 관계는 고전 동역학의 기초로 차량, 기계, 구조물, 스포츠, 실험실 실험 및 수많은 일상 상황의 운동을 예측하는 데 쓰입니다.
SI 단위계에서 힘은 뉴턴으로 측정합니다. 일 뉴턴은 일 킬로그램의 질량을 매초 초당 일 미터씩 가속하는 데 필요한 힘입니다. 질량은 킬로그램으로 측정하며 가속에 저항하는 성질인 관성을 나타냅니다. 가속도는 미터 매초 제곱으로 측정하며 속도가 얼마나 빠르게 변하는지 설명합니다. 두 양을 알면 식을 변형할 수 있습니다. 힘은 질량과 가속도의 곱, 질량은 힘을 가속도로 나눈 값, 가속도는 힘을 질량으로 나눈 값입니다.
이 법칙의 힘은 알짜힘이며 반드시 개별적인 밀거나 당기는 힘 하나를 뜻하지는 않습니다. 먼저 모든 외력 벡터를 부호와 방향에 맞게 합쳐야 합니다. 자동차 엔진은 앞으로 구동력을 제공하지만 항력과 구름 저항은 뒤로 작용하므로 그 차이만 자동차를 가속합니다. 마찬가지로 탁자 위에 정지한 물체는 아래쪽 중력과 위쪽 수직항력이 평형을 이루어 수직 가속도가 0입니다. 알짜힘이 0이라고 속도도 0일 필요는 없으며, 속도가 일정하다는 뜻입니다.
이 계산기는 부호 있는 수치를 사용하므로 음의 힘으로 선택한 양의 축과 반대 방향을 나타내고 음의 가속도를 구할 수 있습니다. 질량은 양수여야 합니다. 모델은 일정한 질량과 관성 기준계를 가정합니다. 로켓처럼 질량이 변하는 계는 운동량 분석이 필요하고 광속에 가까운 운동은 상대론적 역학이 필요합니다. 회전하는 강체에는 토크와 관성 모멘트를 포함하는 회전 운동 법칙도 필요합니다. 그러나 일상적인 속도의 병진 운동에서는 뉴턴 제2법칙이 원인과 운동을 명확하고 매우 정확하게 연결합니다. 항상 일관된 SI 단위를 사용하거나 계산 전에 값을 변환하세요.
뉴턴 제2법칙 예시
| 알려진 값 | 구할 값 | 적용 |
|---|---|---|
| m = 12 kg, a = 3.5 m/s² | F = 42 N | 짐을 실은 수레에 필요한 힘입니다. |
| F = 100 N, m = 20 kg | a = 5 m/s² | 알려진 알짜힘으로 구한 가속도입니다. |
| F = 60 N, a = 4 m/s² | m = 15 kg | 운동에서 추론한 관성 질량입니다. |
F = ma 계산기 사용법
- 힘, 질량, 가속도 중 계산할 변수를 선택하세요.
- 알려진 두 양을 표시된 SI 단위로 입력하세요.
- 질량이 양수이고 나누는 수가 0이 아닌지 확인하세요.
- 계산을 선택해 변형한 제2법칙 식을 푸세요.
뉴턴 제2법칙 자주 묻는 질문
어떤 힘을 입력해야 하나요?
분석하는 축 방향의 외력 합을 입력하세요. 양의 방향 힘은 더하고 반대 방향 힘은 빼세요.
가속도가 음수일 수 있나요?
네. 음의 가속도는 가속도 벡터가 선택한 양의 방향과 반대로 향한다는 뜻입니다.
질량과 무게의 차이는 무엇인가요?
질량은 관성을 킬로그램으로 나타내고 무게는 중력을 뉴턴으로 나타냅니다. 지구 근처에서 무게는 질량과 중력 가속도의 곱입니다.
힘이 0이면 물체가 멈추나요?
아니요. 알짜힘이 0이면 가속도가 0이므로 움직이는 물체는 다른 힘이 작용하지 않는 한 일정한 속도로 계속 움직입니다.
파운드를 사용할 수 있나요?
이 계산기는 킬로그램, 뉴턴, 미터 매초 제곱을 사용합니다. 파운드 질량이나 파운드힘은 입력 전에 해당 SI 양으로 변환하세요.