자연계의 4가지 기본적인 힘

목차

(i)자연계의 4가지 기본적인 힘
①만유인력
②전자기력
③약한 상호 작용력(약력)
④강한 상호 작용력(강력, 핵력)
(ii)힘의 생성원리(입자론)

본문내용

(i)자연계의 4가지 기본적인 힘
①만유인력
뉴턴이 역학에 기여한 또 하나의 중요한 공헌은 두 질점 사이에 작용하는 인력이 이들의 질량 ,와 둘 사이의 거리r에 의해 표현된다고 한 그의 가정이다. 인력의 크기에 대한 뉴턴의 표현은 다음과 같다.

여기서 G는 만유인력 상수라고 한다.
뉴턴은 질량이 인 질점과 질량이 인 균질구 사이의 인력을 계산하였으며, 이 인력 역시r이 질점과 균질구 중심사이의 거리를 나타낸다면 로 주어짐을 발견 하였다. 지구가 균질구는 아니지만, 이 결과를 이용하여 질량이 m인 물체의 지구 중력에 의한 무게를 근사적으로 구할 수 있다.
즉,
여기서 는 지구의 질량이며, r은 지구 중심에서 물체까지의 거리이다. 물체의 무게는 지구 중심에 대한 물체의 위치에 따라 좌우되나, 물체의 질량은 물체가 포함하고 있는 물질의 양에 대한 척도이므로 물체의 위치에 좌우되지 않는다는 점을 유의해야 한다. 물체에 작용하는 유일한 힘이 자체 무게일 때, 무게로 인해 얻어지는 가속도를 중력가속도라고 한다. 이 경우 뉴턴의 제2법칙에 따라 W=ma이며 로부터 중력가속도는 임을 알 수 있다.해수면 높이에서의 중력가속도는 g로 표시된다. 지구 반경을 로 표시하면 임을 알 수 있다.이 결과 에 대입하면, 지구중심으로부터 거리 r에서의 중력가속도를 해수면에서의 중력가속도로 나타낼 수 있다.즉 물체의 무게는 W=ma이므로 지구중심으로부터 거리가 r인 지점에서 물체의 무게는 이다. 해수면 높이에서 물체의 무게는 질량에 의해 간단한 식으로 주어진다. 즉 W=mg g의 값은 지구 표면상의 위치에 따라 변한다.

참고자료

· 없음