1. 등속직선운동

[김동석]

1. 등속직선운동

(1) 의미 : 물체의 운동 속도가 변하지 않는 것. 속도의 불변이므로 속도의 크기 변화 뿐만이 아니라 방향
  또한 변하지 않아야 한다. 따라서 등속도운동의 말 속에는 직선운동이라는 표현이 자동적으로 숨어있다.
(2) 의미에 구분을 두어 등속도운동과 등속(력)운동으로 구분하기도 한다.
(3) 속도의 변화가 없으므로 가속도의 크기는 '0'이 된다.
(4) 자료의 분석 : 운동하는 물체의 위치를 Δt의 시간간격으로 점으로 나타내면, 이 점들은 일정한 거리를
  두고 찍혀있다.
(5) 기록타이머에 찍힌 타점의 모양

(6) 등속도 운동의 그래프

2. 등가속도(직선)운동

(1) 의미 : 일정한 시간이 증가함에 따라, 속도의 변화량이 일정하게 증가하거나 감소하는 운동을 말한다.
(2) 가속도가 양일 때에는 물체의 운동방향(속도방향)과 가속도의 방향이 일치한다. 하지만 가속도가 음일
  때에는 물체의 운동방향과 가속도의 방향이 반대가 된다.
(3) 속도가 일정하게 증가하거나 감소하므로, 이동거리는 증가하는 비율이 점점 커지거나 작아진다.
(4) 자료의 분석 : 가속운동하는 물체의 위치를 Δt의 시간간격으로 점으로 나타내면, 이 점들은 등간격이
  되지 않는다. 단, 이웃한 구간들의 증가나 감소분을 배열해보면 등차수열을 이룬다.
(5) 기록타이머에 찍힌 타점의 모양

(6) 등가속도운동의 그래프

3. 시간-속도그래프의 해석(시간을 x축, 속도를 y축으로)

(1) 운동을 해석하기 위한 가장 기본적인 그래프가 된다. 경우에 따라 달라지겠지만, 우리가 맨눈으로
   운동하는 물체를 보고 가장 쉽게 이해할 수 있는 부분은 속도가 된다. 그러므로 물체의 운동 상황을
  직접 시간-속도 그래프로 그릴 수 있는 능력이 해석의 기본이 된다.
(2) 그래프의 기울기 : 기울기란 Δy/Δx를 의미한다. 이를 시간-속도 그래프에 적용하면, Δy/Δt가 된다.
  이는 가속도를 의미하게 된다. 이 의미는 수학에서 다루어지는 미분을 의미하기도 한다.
(3) 그래프의 면적 : 면적은 해당 그래프로부터, 주어진 범위 안에서 x축까지의 폐다각형의 면적을 의미한다.
  조금더 정확한 표현으로는 그래프 구간의 적분값을 의미한다. 단, 주의할 것은 단순히 수학적인 면적의
  의미로 해석했을 때에는 음의 면적이 존재하지 않는다. 여기서는 물체 운동을 다루며, 방향이 반대로
  움직일 때에는 되돌아오는 거리로 음의 면적이 존재한다.
  적분을 사용하면 아무런 문제가 없다. 오히려 수학에서 면적을 구하기 위해, 적분값을 취할 때 음의
  면적이 존재하지 않는 경우와 반대의 경우가 된다.
(4) 위 (2), (3)의 해석을 바탕으로 다음의 상황을 더 유추해낼 수 있다.
  1) 기울기가 크다는 것은 가속도가 크다는 것이므로, 기울기가 큰 물체는 질량이 작거나 더 큰 힘을
     받고 있다.
  2) 변위가 가장 큰 지점은 그래프 면적이 가장 큰 지점을 나타내지만, 이동거리가 가장 큰 지점은 x축
     이하 면적을 x축에 대칭시킨(음의 면적을 양의 면적으로) 그래프의 면적이 최대인 지점이 된다.
  3) 달리고 있던 자동차가 브레이크를 밟게 되면, 운동방향과 반대방향의 힘이 작용하는 것이므로
     가속도가 음이 된다. 속도의 값이 음이 되는 것이 아니라, 기울기가 음이 된다.
  4) 방향이 변하는 구간은 그래프의 꼭지점이 아니라, 속도값이 양에서 음으로나, 음에서 양으로 변하는
     속도가 '0'인 점이된다.