무중량상태(無重量狀態)는 만유 인력과 원심력 등의 관성력이 서로 상쇄되어 그 합력이 0 내지 0으로 간주 될 수 있는 정도로 작아지고 있는 상태를 말하나요?
무중량상태
무중량상태(無重量狀態)는 만유 인력과 원심력 등의 관성력이 서로 상쇄되어 그 합력이 0 내지 0으로 간주 될 수 있는 정도로 작아지고 있는 상태를 말한다. 무중력이란 정확하게 표현하자면 관찰자와 저울을 포함하는 계 전체가 함께 중력에 의해 자유 낙하하는 특수한 상태에서 중력을 측정할 수 없는 상태를 말한다. 이렇게 계 자체가 자유낙하 하는 경우에는 그 어떤 무게를 가진 물체도 무게가 0이 되므로 겉보기 무게가 0이 된다고 표현하는 것이다. 이런 상황은 행성, 항성처럼 큰 질량이 있는 물체로부터 아주 멀리 떨어진 우주 한복판에서도 일어나는 현상이다. 우주 한복판에서는 주변에 질량이 큰 물체가 없다면 만유인력이 없어 물체의 겉보기 무게가 0이 되기 때문이다
일반상대론 개론
20세기 초 이전까지는 뉴턴의 만유인력 법칙이 2백년 이상 질량 사이의 중력을 설명하는 타당한 이론으로서 받아들여졌다. 뉴턴의 모형에서는 중력은 질량을 가진 물체들 사이에 발생하는 인력이라고 설명한다. 뉴턴 역시 중력의 밝혀지지 않은 성질로 인해 고민했지만, 그래도 이 고전적 골조는 물체의 운동을 매우 성공적으로 설명할 수 있었다. 자유 낙하
자유낙하(自由落下, )는 어떠한 물체가 힘을 만유인력만 받아 일정한 가속도로 운동하는 상태를 가리킨다. 원심력
또한, 구심력은 실제 존재하는 힘이나, 원심력은 다른 관성력과 마찬가지로 존재하지 않는 가상의 힘이다.
관성좌표계에서는 원심력은 관찰되지 않고, 구심력과 그 반작용만 존재한다. 관성좌표계에서는 원심력이란 개념을 사용해서는 안 된다. 공을 줄에 매달아 손으로 회전시키는 경우를 보자. 정역학
한 질점에 작용하는 불평형 힘이 없다면, 그 질점은 정지해 있거나 일정한 속도로 직선상을 움직인다.
한 질점의 가속도는 그 질점에 작용하는 힘의 합력에 비례하고 그 방향은 힘의 합력 벡터 방향이다.
물체 상호간에 작용하는 작용 힘과 반작용 힘은 크기가 같고 방향이 서로 반대이며 동일선 상에 놓여있다.
힘은 하나의 물체가 다른 물체에게 작용하는 것이다. 힘은 당기거나 미는힘으로 나눌 수 있으며 힘의 작용 방향으로 물체가 이동하는 경향이있다. 힘의 작용은 방향성과 크기를 나타내므로, 힘은 벡터량이다. 일상생활에서는 막연히 여러 능력을 포함하여 사용하지만, 물리학에서는 작용이 일어나는 원인이나 나타나는 방식에 따라 전기력·중력(重力)·핵력(核力)·구심력(求心力) 등으로 나눈다. 전력(電力)이나 동력(動力) 및 그 단위인 마력(馬力) 등과 같이 일률을 의미하는 것, 원자력(原子力) 등의 에너지를 가리키는 것 등, 원래 힘과 직접적으로 관계가 없는 것에도 힘(力)이라는 말을 사용하는 예가 많다.
어떤 점으로부터 힘까지의 거리(암의 모멘트)와 힘의 크기와의 곱을 말한다. 힘에 의하여 물체를 회전시키려고 하는 작용의 크기를 표시한다. 취성
취성(脆性, )은 탄성 한계 이내의 충격 하중을 받을 때 물체가 소성 변형을 거의 보이지 아니하고 급작스럽게 파괴되는 현상을 말한다. 비슷한 말로는 메짐성이 있다. 무중량상태
균일한 중력장 내에서는 물체에 작용하는 힘이 서로 반대방향이고 크기가 균일하여 물체는 중력을 느끼지 못하게 된다. 예를 들어 질량-에너지 등가
그러나 계의 정지질량은, 그 계 전체가 정지상태인 좌표계 안에서 항상 그 부분의 상대론적 질량의 합이다. 어떤 시스템의 관성(즉 상대론적 질량)은 항상 그 모든 부분의 관성(모든 부분의 상대론적 질량)의 합이기 때문이다. 그리고 어떤 물체의 정지질량은 그 물체가 정지해 있다는 특정한 경우의 상대론적 질량 값이라고 볼 수 있다. 원심력
원심력(遠心力)은 회전하는 좌표계에서 관찰되는 관성력으로, 회전의 중심에서 바깥쪽으로 작용하는 것처럼 관찰된다. 하지만 다른 관성력과 마찬가지로 실제 존재하는 힘은 아니다. 선박
배가 가라앉지 않도록 하기 위해서는 ① 배의 무게에 비등할 정도의 부력을 항상 잃지 않고, ② 중력과 부력이 만드는 모멘트(moment)가 배가 기울어진 방향과 반대의 방향으로 작용하는 것이 필요하다. 배가 바로 선 자세에서 작은 각도로 기울어졌을 경우의 부력의 작용선(作用線)과 배의 중심선과의 교차점을 ‘메타 센터(meta center)’라고 하며, 이것이 중심(重心)보다 높은 위치에 있으면 있을수록 원래 상태로 되돌아가려는 모멘트(복원력, 復原力)가 커지며, 반대로 중심보다 낮으면 점점 더 기울어진다. 기울어진 배가 원래대로 되돌아가려는 성질을 복원성이라고 하며, 배의 폭이 넓을수록 이 성질이 커진다. 또한 빈배의 경우는 흘수(吃水)가 얕게 되어 중심(重心)이 높아진다. 그래서 좋은 복원성을 위해서는 겹바닥이나 밸러스트 탱크(ballast tank)에 바닷물을 넣어서 흘수를 깊게 하여 안전하게 운행하도록 되어 있다.  중력장
을 얻는다.(M은 ∂V에 둘러싸인 영역에 포함되는 총 질량) 이 식은 '가우스의 중력 법칙(적분 형태)'이라고도 불린다. 거꾸로 이 식에서 뉴턴의 만유인력의 법칙을 유도할 수도 있다. 이와 같은 성질들은 전자기학에서 다루는 전기장도 비슷한 형태로 공유하는 것으로, 역제곱 법칙에 따라 결정되는 장들의 보편적인 성질이다. 중력자
중력이 매우 약한 힘이어서, 중력자는 아직 실험적으로 관측할 수 없다. 그러나 중력자의 각종 성질을 이론적으로 유추할 수 있다. 중력은 작용 거리가 무한하기 때문에, 중력자는 (광자와 같이) 질량을 가지지 않고, 빛의 속력으로 움직인다. 또한, 계수가 2인 에너지-운동량 텐서와 연관되었기 때문에 스핀이 2이다. 전하 및 색깔은 지니지 않는다. 무자력
무자력(無資力)이란 채무초과라는 의미로 채무자가 부담하는 채무의 합계가 현재 가지고 있는 적극재산의 합을 초과하는 경우를 뜻한다. 만유인력의 법칙
만유인력의 법칙(萬有引力-法則, )이란 질량을 가진 물체사이의 중력끌림을 기술하는 물리학 법칙이다. 이 법칙은 아이작 뉴턴의 1687년 발표 논문 〈자연철학의 수학적 원리, 혹은 프린키피아("Principia")〉를 통해 처음 소개된 법칙이다. 현대의 용어를 사용하여 이 법칙을 기술하자면 다음과 같다. 상태 방정식 (우주론)
물리우주론에서, 상태 방정식(狀態方程式, )은 이상 유체의 에너지-운동량 텐서를 특정짓는 무차원 매개변수이며, 압력과 에너지 밀도의 비다. 기호는 "w". 이는 이상 유체의 (열역학적) 상태 방정식의 매개변수에 해당한다. 무중량상태
무중력상태에서는 뉴턴의 운동법칙이 쉽게 적용된다. 만유인력의 법칙
모든 점질량은 두 점을 가로지르는 선을 따라 다른 모든 점질량을 힘으로 끌어 당긴다. 이 힘은 두 상호작용하는 점질량 사이의 질량의 곱에 비례하며, 두 점질량 사이의 거리에는 제곱에 반비례한다. 이를 수식으로 나타내면 다음과 같다. 조석
먼저 달이 해면에 미치는 힘에 대해서 생각해보자. 지구와 달은 인력으로 서로 끌어당기지만, 관성-움직이는 물체가 직선운동을 계속 유지하려는 경향-은 서로 멀어지게 한다(이러한 관점에서 자주 원심력이라고 불린다. 버켓에 물을 넣고 아래위로 돌릴 적에 버켓이 머리 위에 있을 때도 물이 쏟아지지 않게 하는 힘이 바로 원심력이다). 지구와 달은 서로 안정된 궤도에 있기 때문에 서로 부딪치거나 또는 서로 떨어져 멀리 날아가 버리지 않는다. 즉 둘 사이의 인력과 관성이 정확히 평형을 이루고 있다. 중력
현대 물리학에서의 중력은 아인슈타인의 일반 상대론으로 기술된다. 이는 관성 질량과 중력 질량이 같다는 관찰인 등가 원리에서 출발한다. 일반상대론에서는 중력을 시공의 곡률로 인한 현상으로 간주한다. 약한 중력장의 경우, 일반상대론은 뉴턴의 중력 이론으로 수렴한다. 무중량상태
무중력 상태에선 모든 물체의 무게가 “0”이 되기 때문에 물체를 공중에서 놓게 되면 그대로 떠 있게 된다. 따라서 팔이나 다리를 공중에 들고 있어도 전혀 힘들지 않다. 무중량상태
무중력 상태에서는 관절에 있는 연골에 하중이 걸리지 않게 되어 키가 약간 커지게 된다. 그러나 이것은 상대적으로 관절이 약해지는 것을 의미한다. 본래 인간의 근육과 뼈는 중력을 통해 단단해진다. 그러나 오랫동안 무중력 상태가 되면 근육과 뼈의 칼슘, 미네랄은 한달에 1.5퍼센트이상씩 빠져나가게 되고 결과적으로 쉽게 분해된다. 따라서 무중력 상태의 인간은 운동을 꾸준히 해줘야 한다. 실제 우주정류장에서 1년 이상 근무하였던 우주비행사가 지구로 귀환하면, 한동안 누워있거나 휠체어 신세를 지게 된다. 질량-에너지 등가
광자는 결코 정지하지 않지만 0이라는 값의 정지질량은 가진다. 만일 어떤 관찰자가 광자를 점점 더 빨리 추적하여 관찰자의 속도가 빛의 속도에 접근하면, 광자의 관측된 에너지는 0에 접근한다. 따라서 광자는 질량이 없는 것이다. 광자의 에너지와 상대론적 질량은 다양한 값을 가질 수 있지만 정지질량은 0이다. 그러나 (예를 들어 전자-양전자 쌍소멸에서처럼) 두 개나 그 이상의 광자가 다른 방향으로 움직이는 계의 경우, 전체 운동량은 0이 될 수 있다. 이 경우, 이 두 광자를 하나의 시스템으로 본다면 그 에너지 합은 불변질량 m = E/c에 이른다. 준안정
준안정(準安定,Metastable)이란 바닥 상태보다 에너지가 높은 상태로서 오랫동안 변하지 않고 유지되는 상태를 말한다. 이 상태의 물질은 안정된 상태에 있는 것도 아니지만 불안정한 상태에 있는 것도 아니다. 대부분 실험실에서 일어나며, 순수한 물질이 외부적 충격을 받지 않는 상태에서만 준안정상태에 머무를 수 있다. 만약 외부적 충격이 발생한다면 준안정상태에 있던 물질은 즉시 안정, 또는 불안정상태로 들어서게 된다. 준안정 상태에도 존재할 수 있는 한계점이 있는데 이것을 안정성의 경계라고 부른다. 예를 들어 액체 상태의 물은 -20℃까지만 준안정상태로 존재하고 그 이하의 온도에서는 응고되어버리는 방식이다. 무게
무게 또는 중량(重量)은 지구가 지구상의 물체에 가하는 중력의 정도이다. 원심력
‘회전하는 계에서 관찰되는 원심력’은, ‘비관성좌표계에서 설명하기 위한 가상적인 힘이고, 실존하는 구심력’과 크기가 같고 방향이 반대이지만, 구심력과 작용 반작용 관계는 아니다. 회전하는 계에서 관찰했을 때는 원심력만 관찰될 뿐, 구심력은 관찰되지 않는다. 관성좌표계에서 관찰했을 때는 구심력과 이에 대한 반작용만 존재할 뿐, 원심력은 관찰되지 않는다. 즉, 좌표계에 따라 구심력과 원심력 중 하나만 관찰된다. 따라서 회전하는 물체의 운동을 설명할 때, 하나의 좌표계에서 (혹은 좌표계를 명시하지 않고) 구심력과 원심력을 동시에 언급하는 것은 오류이다. 무정부 상태
무정부 상태(無政府狀態, )는 정부가 없는 탓에 국가의 사회 질서가 유지되지 않는 상태를 말한다. 주로 혁명이나 내전, 전쟁 등에 의해 기존 체제의 정부가 붕괴되고 새로운 체제의 정부가 수립되지 않는 경우에 많이 발생하며 기존 정부가 지배하던 지역 전체에 걸쳐서 무정부 상태가 발생하면 기존 정부의 지배가 미치지 않은 일부 지역에서만 무정부 상태에 빠지기도 한다. 최소일의 방법
이상의 표현에서, 적합 조건을 만족하는 부정정력은 구조물의 탄성 변형 에너지의 각 하중에 대한 1차 도함수가 0이 되는 경우에 주어진다. 외부 하중의 작용과 그로 인한 구조물의 변형 과정에서 에너지의 손실이 없다면, 평형 상태의 구조물에 저장된 탄성 변형 에너지는 외부 하중이 한 일과 같으므로 최소일의 원리가 유도된다. 반중력
현재 일반상대성이론을 보강하거나 대신하려는 매우 많은 이론이 있고, 이 과정에서 반중력과 연관된 주장들이 나타났다. 그러나 현재 일반적으로 인정된 물리적 이론들과의 일치 여부, 실험을 통한 입증 여부 등을 고려하면 학술적 의미의 반중력은 실제로 존재하지 않을 확률이 높은 것으로 알려져 있다. 무중량상태
무게의 정확한 정의는 ‘물체에 중력이 작용하는 크기’이다. 사람들은 그들 자신의 체중을 지표면에서의 끌어당기는 힘에 대한 반작용(저울에 올라섰을 때의 수직항력)과 같은 크기로 알고 있다. 만약 자유 낙하한다면 사람들은 무중력을 경험할 것이다. 그러나 이때 실제로 사람의 육체에 중력이 작용하지 않는 것은 아니다. 단지 무게를 재기 위해 저울에 올라갔을 때, 반작용(수직항력)이 없기 때문에 잴 수 없는 것이다. 이렇듯 물체에 중력은 존재하나 잴 수 없는 상태를 겉보기 무게가 영(zero)이 되었다고 말한다. 무중량상태
바닥에 서 있거나, 의자에 앉는 것과 같이 중력과 반대방향으로 작용되는 수직항력 비행기의 날개에 중력과 반대방향으로 작용되는 양력(lift force) 낙하산을 펼쳤을 때 중력과 반대방향으로 작용되는 공기의 저항력 무 (철학)
아무것도 없는 상태가 아닌, 입자(이를테면 전자)가 온 세상을 가득 채우고 있는 상태이다. 아무런 상호작용도 일어나지 않는 상태가 아닌 입자와 반입자가 가상으로, 지속적으로 생성 및 소멸이 반복되는 역동적인 상태이다. 즉, 진공의 요동상태를 말한다. 운동 (물리학)
만약 물체의 위치가 기준계에 대해 변하지 않는다면 물체는 정지해 있다고 말한다. 한 물체의 운동 상태는 힘이 작용하지 않는 한 변하지 않는다. 운동량은 물체의 운동을 측정하기 위해 사용되는 물리량 중 하나이다. 물체의 운동량은 물체의 질량과 속도에 직접적으로 관련이 있고 고립계의 모든 물체의 총 운동량은 운동량 보존 법칙에 의해 시간에 따라 변하지 않는다. 겉보기힘
겉보기힘()은 관성계가 아닌 좌표계에서, 뉴턴의 제2법칙에 등장하는 항이다. 이는 물체의 질량에 비례하는 힘의 형태이다. 이는 관성계가 아닌 좌표계의 사용에서 비롯된 현상이다. 대표적인 예로 원심력과 코리올리 힘 따위가 있다. 일반 상대성 이론에서는 중력 또한 겉보기힘과 유사하게 취급한다. 운동량
광자등과 같이 정지 질량이 0인 입자도 운동량을 가진다. 정지 질량이 0인 입자의 경우, 에너지 formula_23와 운동량 formula_24는 서로 비례한다. 즉 저체중
저체중(低體重)은 체중이 너무 적은 것으로 건강한 표준 체중보다 체중이 적은 상태이다. 바닥 상태
양자역학에서, 바닥 상태(, 기저 상태(基底狀態))는 주어진 양자역학계에서 가장 낮은 에너지를 가진 상태이다. 바닥 상태가 아닌 상태(즉, 바닥 상태 에너지보다 더 높은 에너지를 가진 상태)를 들뜬 상태라고 한다. 양자장은 바닥 상태가 진공이다. 관성 질량
역학에서, 관성 질량(慣性質量, )은 물체의 고유한 성질 중 하나로, 물체에 힘이 주어지면 주어진 힘의 크기와 그 힘에 의한 물체의 가속도의 비다. 실험적으로, 주어진 힘의 종류와 방향에 무관하게 관성 질량은 일정하다. 물리학에서 질량을 두가지로 정의할 수 있는데, 이는 관성 질량과 중력 질량이다. 실험적으로, 관성 질량과 중력 질량은 그 크기가 같다. 이들이 크기가 같은 이유는 일반상대론으로 설명한다. 중력
똑같이 일정한 중력이 작용한다는 가정 하에 높이 h에 있는 물체의 퍼텐셜 에너지는 Ep=mhg 이거나 Ep=Wh 이다.(W는 물체의 무게를 뜻한다=mg) 이 식은 지구표면에서 물체가 조금만 떨어져있을 때 에만 유효하다. 비슷하게, 처음에 v의 속력으로 수직으로 떨어진 물체의 최대 낙하거리도 작은 높이와 작은 속력일 때 에만 쓸 수 있다. 무음
무음(無音)은 소리의 부재, 곧 들리지 않는 상태를 말한다. 무상정
비유하자면, 무상정에서 심상(心想)이 완전히 정지된 상태는 마치 물고기가 얼음 밑에서 가만히 있는 것이나 혹은 벌레가 땅속에서 겨울을 나면서 정지 상태로 있는 것과 같다. 하지만, 무상정은 번뇌를 억제하거나 약화시키기는 하나 단멸하지는 못하기 때문에 성자의 지위[聖果]에 들게 하지는 못한다. 즉 무상정을 닦아 6식의 심상(心想)이 완전히 정지된 상태에 도달하더라도, 무상정은 번뇌를 단멸하는 무루혜(無漏慧)를 증득하게 하는 것은 아니기 때문에 성자의 지위가 시작되는 견도위(見道位)에 들지는 못한다. 힘 (물리)
입자의 상대론적 표현과 관련된 힘과 가속도는 0이 아닌 불변 질량 상수 formula_20을 수학적으로 formula_21 방향으로 이동시키며 결과는 다음과 같다. 관성
관성이 크면 같은 힘 formula_2을 더해도 가속도 formula_3는 작아진다. 여기서 질량 formula_4이 크다고 하며, 이 값은 각 물체의 관성의 크고 작음을 나타내는 양을 말하며 관성 질량으로 불린다. 반중력
뉴턴의 만유인력 법칙에서 수학적으로 처음으로 정확하게 설명된 중력은 알 수 없는 방식에 의해 외부 힘을 전달하는 것이었다. 그러나 20세기 초 뉴턴의 중력이론 모델은 더 일반적이고 완벽하다고 알려진 일반상대성이론에 의해 대체되었다. 정역학적 평형
정역학적 평형(靜力學的平衡, )은 연속체 역학에서 유체가 움직이지 않거나, 또는 각 지점의 흐름 속도가 시간이 지나도 일정한 상태를 말한다. 중력 따위의 힘이 압력경도력에 의해 상쇄되면 정역학적 평형 상태가 된다. 예컨대 지구 대기를 보면, 대기압 경도력이 중력으로 인해 대기가 얇고 밀도 높은 껍질 상태가 되는 것을 막아주고, 중력은 대기압 경도력으로 인해 대기가 우주 공간으로 흩어져 버리는 것을 막아준다. 항성구조
별의 자체중력은 내부의 물질을 중심으로 끌어당긴다. 한편 기체분자들의 열운동에 의해 생긴 압력은 중력을 지탱한다. 첫째 평형조건은 바로 중력과 압력의 평형관계를 의미한다.
별의 중심에서 r만큼 떨어진 곳에 있는 원기둥 체적소를 생각해보자. 단면적이 dA이고 높이가 dr이라면 원기둥 체적소 dV는 dV=dAdr이다. 반지름 r에서 밀도 ρ를 ρ(r)이라고 하면 그안에 있는 질량은 dm=ρdAdr이다. 반지름 r 안에 있는 질량이 Mr이라면 체적소에 중력이 작용한다. 이식을 기술하면 마이너스 부호가 나오는데 중력이 중심을 향하여 작용함을 나타내기 위함이다. 원기둥 밑면에서의 압력을 P, 윗면에서의 압력을 P+dP라고 하면 이 원기둥에 작용하는 압력차이에 의한 힘이 발생한다. 중심에서 밖으로 나갈수록 압력의 세기는 감소하므로 dP는 음이며 힘 dF는 양이 된다. 원기둥이 평형상태에 있으려면 이 원기둥에 작용하는 힘들의 합이 0이 되어야 한다. 즉바로 정유체 평형 (hydrostatic equilibrium) 방정식을 유도할 수 있다. 중력 상수
만유인력의 법칙에 따르면, 두 물체 사이의 중력적 인력은 그 두 질량의 곱에 비례하며 거리의 제곱에 반비례한다. 식으로 쓰면 다음과 같다.
이 식에서 비례 상수 formula_2를 중력 상수라고 일컫는다.  천정
중력은 지구 질량에 의한 만유인력과 지구의 자전에 의한 원심력의 합력이기 때문에, 관측자를 지나는 연직선은 지구의 중심을 정확히 관통하지 않는다. 따라서, 지구를 이상적인 구(球)로 가정한다고 해도 연직선이 지평면에 언제나 수직한 것은 아니다. 상태 기계 이중화
이후 논의를 위하여 상태 기계는 다음과 같은 값들의 집합으로 정의한다. (밀리 기계와 무어 기계를 참고하라):상태 기계는 시작이라 표시된 상태에서 시작한다. 도착한 각 입력은 새 상태와 출력을 얻기 위해 전이 함수와 출력 함수로 전달된다. 상태는 새로운 입력이 도착할 때까지 안정적으로 유지되며 출력은 적절한 수신기에게 전달된다. 중력장
와 같은 식을 얻게 된다.(가우스의 중력 법칙 - 미분 형태) 여기서 formula_6 는 각 점의 질량 밀도이다. 이 식을 적분하고 발산 정리를 적용하면, 중력장
중력장 모형에서는 '두 입자는 서로를 끌어당긴다'는 설명보다는 '입자들이 그 주변 시공간의 성질을 바꾼다'고 표현하는 것이 더 합당하며, 이러한 작용은 바로 물리학적 힘으로 인지되고 측정된다. 일반상대성이론에서 물질의 이동은 시공간의 휘어짐에 따라 발생하며, 이러한 관점에서 '중력'이라는 별도의 힘은 없거나 관성력과 동등한 것으로 취급된다. 중력
이 때 붙는 (-) 기호는 두 가지 설명이 가능한데 하나는 무한원을 원점으로 삼아 내려오는 것이기 때문에 그렇다는 것(위의 만유인력 에너지 식에서 r에 무한대를 대입하면 값은 0이 된다.)과, 무한대에서 지표로 적분하였기 때문에 (-) 가 추가되었다는 것이다. 일반상대론 개론
중력의 효과와 관성의 효과가 등가임을 밝힌 것만으로는 일반상대론이 완성된 것이라고 할 수 없다. 지구 표면상에 있는 우리 위치 주변에서의 중력을 설명할 때는 우리의 기준계가 자유낙하가 아니기에 겉보기힘을 통해 적절한 설명을 이끌어낼 수 있다. 그러나 지구의 한쪽 면에서 자유낙하하는 물체의 기준계는 어째서 지구의 서로 다른 반대편의 사람들이 서로 반대되는 방향으로 중력적 인력을 경험하게 되는지 설명할 수 없다. 자유 낙하
일반적으로 자유낙하운동은 물체가 지표 부근에서 오직 중력만을 받으며 낙하하는 운동을 말한다. 완벽한 자유낙하는 다른 외력이 전혀 존재해서는 안되지만 현실에서는 공기저항이나 지구의 자전에 의한 관성력과 같은 다른 힘을 받게 된다. 또한, 엄밀히 말해서 뉴턴의 만유인력을 적용하면 지구의 중력은 지구 중심에서 지표보다 떨어져 있을 경우 중심거리의 제곱에 반비례한다. 반중력
한편 "반중력"이라는 용어는, 비록 실제로 중력에 반하는 힘은 아니지만, 일반상대성이론에 대한 특정한 풀이방법을 기반으로 반작용이 없도록 가정한 추진력을 일컫는 데에 사용되기도 한다. 반중력
반중력은 다른 자연계의 반대되는 힘에 의해 중력이 무효화 되는 것을 말한다. 반중력은 기술적인 방법을 통하여 장소 또는 물체에 중력이 존재하지 않거나 적용되지 않도록 하는 방법을 뜻한다. 겉보기힘
비슷한 효과가 길에 붙어있는 관성계를 기준점으로 한 원운동에서도 나타난다. 차에 붙어 서 함께 가는 비관성 기준계에서 볼 때는 겉보기힘이 원심력으로 나타난다. 만약 차가 일정한 속도로 도로의 커브를 지나고 있다면 비관성계에서의 관찰자는 원심력에 의해 바깥쪽으로 밀린다고 느낄 것이다.
원운동에서 나타나는 겉보기힘의 한 가지 고전적인 예시는 구를 회전시키는 실험이다. 이 실험은 구를 묶어서 구의 질량 중심을 빙빙 돌게끔 하는 것인데 직선 운동하는 자동차와 마찬가지로, 이 경우 비관성 기준계에서 겉보기힘을 상쇄시킬 무엇인가가 필요하기 때문에 회전을 확인할 수 있다. 관성 기준계에서는 구가 매달려 있는 끈에 가해지는 장력을 설명하기 위해 겉보기힘은 필요하지 않다. 그러나 회전 기준계(비관성 기준계)에서 장력을 설명하기 위해서는 원심력이 반드시 필요하다. 무중량상태
몸의 균형을 잡는 것 역시 힘들어진다. 힘 (물리)
동적 평형의 가장 간단한 경우는 물체와 표면간의 운동 마찰력을 들 수 있다. 몇몇 경우에서, 운동 마찰력은 운동할려는 힘이 작용하려는 방향과 정확히 반대 방향, 같은 크기로 적용된다. 이 결과는 알짜힘이 0이 되지만, 물체는 속도가 0이 아닌 상태에서 시작하였기 때문에 0이 아닌 속도로 계속 운동한다. 아리스토텔레스는 이러한 운동을 가해진 힘 때문에 발생하는 것으로 착각하였다. 그러나, 운동 마찰을 고려해야 할 때는 등속 운동을 일으키게 하는 원인인 알짜 힘이 없다는 것이 확실하다. 무승부
무승부(無勝負)는 승부에서 종료되었지만, 승자 및 패자가 없는 경우를 가리킨다. 보존력
비보존력은 방치된 무질서도 때문에 발생한다. 예를 들어 마찰은 비보존력의 작용으로 생각하지 않고 각각의 분자들의 행동을 고려해 생각할 수도 있다. 그러나 이것은 통계적 방법을 사용하는 대신에 모든 분자들의 행동을 각각 고려해야 한다는 것을 의미한다. 거시적인 계에서 비보존적 추정이 수백만개의 무질서도를 계산하는 것보다 훨씬 간단하다. 비보존력의 예로는 마찰력이 있다. 장력
가해진 힘이 균형을 이루지 못해 계 내에 알짜힘이 존재할 경우, 힘의 합력은 0이 아니다. 알짜힘과 가속도는 함께 존재한다.
예를 들어, 위의 상황과 같지만 물체가 양(+)의 가속도를 가지며 아래방향으로 속도가 점점 증가한다고 가정해 보자. 이 상황에서 물체에는 알짜힘이 가해지며, 다음과 같다.
다른 예로는 두 물체 A, B가 각각 m, m의 질량을 가진다고 가정해 보자. 두 물체는 서로 실로 연결되어 있으며, 실은 늘어나지 않고 마찰력이 없고 굽혀지지 않는다. 물체 A에는 위로 잡아당기는 장력 formula_12 와, 아래로 잡아당기는 무게 (formula_13)의 두 힘이 작용한다. 따라서 A에 작용하는 알짜힘은 formula_14 이므로 formula_15 이다. 중력 퍼텐셜
일반 상대성 이론에서, 계량 텐서가 민코프스키 공간에 매우 가깝고, 계량 텐서가 느리게 변하고, 시험 입자가 느리게 움직이는 경우 측지방정식은 만유인력의 법칙으로 수렴한다. 이 경우 중력 퍼텐셜 formula_1는 계량 텐서의 성분 formula_7와 다음과 같은 관계를 가진다.
예를 들어, 슈바르츠실트 계량의 경우
이므로, 뉴턴 역학의 공식 formula_10을 재현함을 알 수 있다. 무중량상태
귀 속에 있는 세반고리관이 방향과 위치를 느끼게 해주는데 중력이 없어지면 세반고리관이 작동하지 않아서 균형을 잡기 힘들어지고 심지어는 멀미까지 하게 된다. 또, 팔다리를 움직일 때마다 각운동량 법칙 때문에 몸 자체가 회전하게 된다. 그래서 몸을 마음대로 움직이는 것이 쉽지 않다. 또한 화장실에서 용변을 볼 때에도 몸을 묶지 않으면 작용 반작용 법칙에 의해 이리저리 몸이 밀리게 된다.[2] 선체
배가 정지하고 있는 상태에서 선체에는 중력과 부력 두 개의 힘이 가해진다. 선체가 정지하고 있다면 중력과 부력이 동일한 상태이다. 이때, 중력의 중심과 부력의 중심은 동일 연직상에 있지만, 위치 차이가 있다. 반중력
일반상대성이론에서의 중력은 전통적인 의미에서의 "힘"이 아니라, 우주 자체의 기하학의 결과이다. 이런 기하학상의 풀이방법은 항상 "끌어당기는 힘"을 낳는다. 따라서 일반상대성이론하에서는 애초에 존재하지 않거나 불가능하다고 여겨지는 인공적인 상황을 가정하지 않는 한에는 반중력은 실존하기 어려워 보인다. 들뜬 상태
들뜬 상태(-狀態, ) 또는 여기 상태(勵起狀態)는 기준 에너지 상태 위로 에너지 준위가 상승한 상태를 말한다. 물리학에서는 들뜬 상태의 원자와 관련된, 에너지 준위에 대한 기술적인 정의가 쓰인다. 질량-에너지 등가
정지 상태에서 1kg의 질량은
의 에너지와 동등하다. 관성
지구상에선 마찰력, 공기의 저항, 중력 같은 것이 관성이 유지되지 못하게 한다. 이런 힘들은 관성을 상쇄하여 물체가 결국은 정지하게 만든다. 그래서 아리스토텔레스 같은 학자들은 물체는 힘이 가해질 때만 움직이게 되는 것이라고 믿었다. 무 (철학)
무(無)는 일반적으로 아무것도 없는 상태를 가리키며, 이는 철학, 물리학 등에서 여러 가지 의미로 받아들여진다.
어떠한 것이 '있다'고 말을 하기 위해서는 인간의 인식 능력을 통한 판단이 필요하다. 여기의 판단이란 분별인데 분별이란 다른 것과 구분하여 가르는 것이다. 유(有)에 대한 판단을 내리려면 유와 구분하여 가를 수 있는 반대 항이 필요하다. 이것이 없음, 무(無)이다. 무(無)는 이렇게 유(有)를 끌어 들여와야 설명이 가능한, 유와는 상대적인 개념이다. 무와 유는 서로 관련 없이 독자적으로 성립할 수 없다. 무(無), 없음은 두 가지 차원에서 살펴볼 수 있다. 하나는 있음, 존재 그 자체와 관련되어 있는 무로서 살피는 것이고 다른 하나는 현상 속의 실재와 관련하여 살피는 것이다. 존재 그 자체와 관련되어 있는 무란 비존재(非存在)를 뜻한다. 즉, 절대적인 무이다. 이 절대적 무는 모순을 내포하고 있다. (비존재로서의) 무는 무(없음)이다. 이 명제는 결국 유와의 관련성, 상대성을 끊어낸다. 절대적인 무는 절대적으로 없다. 그렇기 때문에 이 현상계에서 어떠한 방법으로든 포착할 수 없다. 그리고 다른 하나의 무는 상대적 의미의 무이다. 이는 우리의 현상 세계에서 포착이 가능한 운동, 상태를 뜻한다. 예를 들면 특정인의 부재를 말할 때, 이때의 없음이 이 무에 해당한다. 없다고 말하기 위해서는 있음을 생각할 수 있어야 한다는 것이다.
이러한 무는 철학에서는 존재에 대한 사유와 관련하고 물리학에서는 진공과 관련한다. 지구공동설
측지학적인 반증이 많이 나와 주류 과학계에서는 의사 과학으로 여겨진다. 아이작 뉴턴의 구각 정리에 따르면 중심에 대해 대칭인 구각의 내부에서는 구각의 두께에 상관 없이 어디에서나 중력의 합이 0이다. 따라서 지구 한가운데에 빈 공간이 있다면 그 안에서는 무중력 상태를 경험할 것이다. 원심력조차 지구 표면 중력의 최대 0.3%에 불과하다. 힘 (물리)
이 뜻은 입자가 닫힌 계에 존재할 경우 이 계에서 힘의 불균형에 의한 내력은 존재하지 않는다는 의미이다. 즉, 닫힌 계에서 임의의 두 물체 간에 작용-반작용 힘을 공유하면서 계의 질량중심이 이동이 되지 않는다. 계 내의 물체는 서로서로에 대해 가속받으면서 계 내에서의 합력이 0이 된다. 그 대신에, 계에서 외력이 작용할 경우 질량중심은 계의 질량을 외력으로 나눈 크기만큼 가속할 것이다. 무중량상태
최근에는 이런 무중력상태를 놀이기구 제작에 응용하고 있다. 최근에 유행하고 있는 놀이 기구인 “자이로드롭”이란 놀이 기구도 짧은 순간이지만 무중력상태를 경험하게 해준다. 우주 공간에서는 계속해서 무중력상태가 지속되기 때문에 놀이 기구를 탈 때의 이러한 야릇한 느낌이 지속되게 된다. 우주 공간에서 임무를 수행하여야 하는 우주 비행사들은 무중력상태에 익숙해야 하는데, 놀이기구와 비슷한 원리로 훈련을 하며 무중력상태에 적응하게 된다. 특수 상대성이론
그러나 이는 질량과 에너지가 자유롭게 변환 가능하다는 의미가 아니다. 그보다 이는 질량과 에너지는 완전히 동등하다는 의미로 다시 말해 질량 formula_31의 정의에 가깝다. 이 때의 질량 formula_31을 정지 질량이라 한다. 보다 엄밀한 정지 질량의 정의는 다음과 같다.
정지 질량은 어느 관성계에서도 일정하다. 따라서, 오늘날 일반적으로 상대성 이론에서 "질량"이라 하면 정지 질량을 일컫는다. 힘 (물리)
정적 평형의 간단한 경우는 두 개의 힘이 크기는 같고 방향만 다른 경우에 발생한다. 예를 들어, 물체의 표면 수준에는 중력에 의해 지구 중심을 향해 아래로(인력) 당겨지게 된다. 동시에, 표면의 힘이 아래에서 위쪽으로 동일한 크기의 힘을 가한다. 이를 수직항력이라고 한다. 이 상황은 알짜힘이 0이며 가속도가 없는 상황이다. 상태 (함수해석학)
C* 대수 formula_6의 상태들의 공간을 formula_7라고 하자 (formula_8는 formula_9의 연속 쌍대 공간). 이는 콤팩트 볼록 집합이며, 크레인-밀만 정리에 의하여 이는 극점들을 갖는다. 극점인 상태들을 순수 상태(純粹狀態, ), 아닌 상태들을 혼합 상태(混合狀態,)라고 한다. (이 용어들은 양자역학에서 유래하였다.) 자유낙하 시간
이 계에 작용하는 힘은 중력이 유일함을 가정하자. 구의 중심에서 거리 formula_3 떨어진 지점에서의 중력 가속도는 발산정리에 따라 거리 formula_3 이내에 들어 있는 질량에 대해서만 유관계하다. 그 결과 거리 formula_3에 위치한 질량 없는 입자의 자유낙하 시간은 그 거리보다 짧은 범위 안에 들어있는 총 질량 formula_2에 관한 식으로 표현할 수 있다. 그 질량의 평균 밀도에 대한 식으로 나타내면, 힘 (물리)
상대성 이론의 초기에 formula_26과 formula_27라는 표현은 횡방향 질량과 종방향 질량으로 불렸다. 상대론적 힘은 일정한 가속도를 만들지 않지만, 물체의 감속 가속도는 빛의 속도에 근접한다. formula_28는 광속으로 운동하는 불변 질량이 0이 아닌 물체일 경우 0으로 나누기로 산출하게 되며, 이론상으로는 속도를 전혀 예측할 수 없게 된다. 부력
유체정역학에서 아르키메데스의 원리가 적용되는 상황이라면 물체에 가해지는 알짜힘은 0이 되어야 하므로 부력의 합은 물체의 무게가 된다. 자유 낙하
"x", "y"축의 운동은 서로 별개의 운동으로 생각해 줄 수 있다. "x"축 방향의 운동 상태가 어떠하던지 "y"축 방향의 운동( 여기서는 자유낙하 운동이라 하자)에는 영향을 주지 못한다. "y"축 방향은 중력에 의해 계속 가속되지만 "x"축 방향은 가속도가 0인 것이다. 중력 상수
중력 상수(重力常數, , 기호 "G"), 만유인력 상수 또는 뉴턴 상수는 중력의 세기를 나타내는 기초 물리 상수다. 중력을 다루는 모든 이론, 예를 들어 뉴턴의 만유인력의 법칙과 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 등장한다. 과학 기술 데이터 위원회 2010년 자료
에 따르면, 국제단위계에서의 값은 다음과 같다.
그 밖에 국제 천문 연맹에서 제공하는 자료도 권위도 있다. 역학 (물리학)
관성력이 없는 상태에서 정지한 물체에 작용하는 힘과 이에 따른 변형을 연구하는 학문으로 동역학과의 연관이 깊다. 정역학
외부에서 힘이 작용하지 않는다면 관성모멘트가 클 수록 각속도가 작아지게 된다.
힘의 정적 평형은 정역학에서 중요한 개념이다. 물체에 작용하는 모든 힘의 합력이 제로에 동일한 경우에만 평형 상태에 있다. 들뜬 상태
양자 역학에서 계(원자, 분자 또는 원자핵)의 들뜬 상태는 바닥 상태보다 높은 에너지를 가진 양자 상태를 말한다. 온도는 입자들의 들뜬 수준을 나타내는 지표다.(마이너스 온도의 경우는 제외된다.) 중력
양자장론에서는 모든 힘을 어떤 매개하는 입자(보존)로 설명한다. 여기서, 중력은 스핀이 2인 입자인 중력자가 매개하게 된다. 중력자의 스핀이 짝수이기 때문에 중력은 인력만 존재하고, 척력은 존재하지 않는다. 또 중력자는 질량을 가지지 않아서, 중력은 그 영향 거리가 무한하다. 그러나 일반상대론을 양자화하여 얻어지는 이론은 재규격화할 수 없어서, 단지 효과적 장론(effective field theory)으로서의 가치를 가진다. 질량
능동적 중력질량과 수동적 중력질량은 뉴턴의 중력법칙으로 질량을 정의한다. 전자는 물체가 주위에 만드는 중력장의 크기의 비로 질량을 정의하고, 후자는 중력장을 만드는 물체에서 같은 거리만큼 두 물체가 떨어져 있을 때, 두 물체에 작용하는 중력의 크기의 비로 질량을 정의한다. 즉, 지구 표면에서 지구가 물체에 작용하는 힘의 크기를 F, 중력가속도의 크기를 g라 하면, 물체의 수동적 중력질량은 F/g가 된다. 관성질량과 수동적 중력질량은 실험적으로 높은 정밀도로 확인되어 있으며, 능동적 중력질량과 수동적 중력질량의 동등성은 작용 반작용의 법칙에서 유도된다. 아인슈타인의 일반 상대성 이론에서는 관성질량과 수동적 중력질량이 같은 것으로 가정되므로 세 가지 질량의 정의가 이론적으로 동등하다. 관성 질량
이 힘과 가속도의 관계 등식은
formula_1
와 같이 나타낼 수 있다. 이때 formula_2는 운동량이다. 일반상대론 개론
자유낙하 중인 승강기 안에 들어 있는 사람은 무중량상태를 경험하게 된다. 물체는 멈추거나 일정한 속도로 움직이게 된다. 승강기 안에 있는 모든 물체들은 함께 낙하하고 있으므로, 중력적 효과는 관찰될 수 없다. 마찬가지로, 자유낙하하는 관찰자의 경험은 모든 중력원으로부터 멀리 떨어진 심우주 속에 있는 관찰자의 경험과 구분할 수 없다. 이러한 관찰자들은 아인슈타인이 특수상대론에서 기술한 특수한 관찰자, 빛이 일정한 속력으로 직선을 따라 움직이는 "관성계의 관찰자(inertial observers)"라고 할 수 있다. 탈출 속도
중력장을 간신히 벗어날 정도의 에너지, 즉 무한대의 거리에서 속력이 0일 조건을 구하는 것이 목적이므로, 최종 상태에서의 운동에너지 및 위치 에너지 "K" 와 "U" 는 모두 0이다. 따라서, 중력장
고전역학에서 중력장은 실재하는 것은 아니며, 중력의 효과를 기술하기 위해 도입된 모형에 불과하다. 중력장은 질량을 가진 입자들의 위치와 뉴턴의 만유인력의 법칙에 의해 결정된다. 예로 하나의 입자에 의한 중력장은 이 입자 방향을 향하는 벡터들로 구성된 벡터장이 되고, 공간상의 모든 점에서 그 크기는 만유인력의 법칙에 따라 계산할 수 있다. 임의 수의 입자에 의한 중력장은 중첩의 원리에 의해 계산되며, 다음과 같이 수학적으로 표현된다. 힘 (물리)
물체 1과 물체 2가 동일한 계에 존재한다고 가정할 경우, 물체 1과 물체 2 사이 상호작용에 의한 계 내의 알짜힘은 0이 된다. 반물질
초기에는 반물질이 마이너스 질량인지에 관심이 있었는데 전자의 반물질인 양전자의 반중력 현상이 관측되지않고 전자와 같이 중력에 대해 인력이 작용하는 것으로 관측되므로 반물질이 초기에 생각한 반물질은 아니다. 중력장에선 물질과 반물질은 동등하다. 궤도
에너지는 중력장에서 관련이 있다. 다른 것으로부터 멀리 떨어져있는 표준의 물체는 만약 아래로 당겨지게 되면 중력에 대한 위치에너지를 가지게 되므로 다른 일을 할 수 있다. 어떤 일이 거대한 두 물체를 중력의 당김에 대항하여 분리하는 것을 요구할 때 그들의 중력에 대한 위치에너지는 그들이 분리됨에 따라 증가될 것이고 그들이 서로 접근함에 따라 감소할 것이다. 물체들의 어떤 지점에서 중력의 에너지는 제한 없이 감소하여 그들은 0의 분리지점에 접근할 것이고 그들이 무한한 거리에 있을 때나 더 작은 제한된 거리에 대해 음의 값(0으로부터 감소할 때)에 있을 때 위치에너지는 0이 되는 것이 더 쉬울 것이다. 무중량상태
다른 중요한 효과는 혈액순환 문제, 심장 혈관 계통의 둔화, 적혈구의 생산 감소를 포함해서, 균형 성장 장애, 면역 체계의 약화, 수면 방해 등이 있다. 최근에는 무중력상태에서 인간의 여러 기관에 다양한 영향을 끼치는 것을 참고로 많은 의료기기가 제작되고 있다. 예를 들어, 무중력 상태에서 척추 디스크의 높이가 증가되는 것을 참고로 무중력 감압치료기 등이 제작되어 시판되고 있다. 복원력
또 다른 예로는 진자의 운동이 있다. 진자가 흔들리지 않고 정지상태에 있을 경우 진자에 가해지는 중력과 장력은 평형을 이루어 진자가 정지할 수 있도록 한다. 하지만 진자가 움직일경우, 중력과 장력 사이의 평형은 깨어지며 복원력이 작용하여 진자가 흔들리게 된다. 질량
질량은 물체가 가지는 고유한 양이며
고유하기 때문에
질량은 변화하지 않고 보존된다.
그런데, 무게는 지구상 에서는
질량과 중력가속도의 곱이므로
무게는 지구에서나 어디서나 다르다.
다시말해 지구에서 측정한
무게와 달에서 측정한 무게가 다른것이다. 마찰력
정지 마찰력()은 물체가 움직이지 않는 동안에 받는 마찰력을 말한다. 시험입자
두 질량 중 한 쪽이 다른 한 쪽보다 월등히 클 경우(formula_7), 두 질량 중 작은 쪽은 큰 쪽에 의해 생성된 중력장 안에서 움직이게 될 것이라 추측할 수 있다. 큰 쪽은 가속되지 않는다. 중력장은 다음과 같이 정의되고 겉보기힘
책이 아무런 힘도 받고 있지 않는 것은 책에 작용하는 알짜힘이 0인 것으로 보아 분명하다. 그러나 비관성계에서 관찰하는 사람은 책에 작용하는 힘이 0이 아니라고 관찰하게 되고 그 힘은 책의 질량과 비관성계 반대방향으로의 가속도를 곱한 것과 같다고 생각하게 된다. 비관성계 관찰할 때 물체에 작용한다고 생각되는 이런 종류의 힘을 ‘겉보기힘’이라고 부른다. 무중량상태
중력이 없다는 것은 중력에 의한 마찰력이 없다는 것이기 때문이다. 사람은 걸을 때 바닥에 힘을 주어야 한다. 하지만 중력이 없다면 의도하지 않고는 바닥에 힘을 주지 못하게 되고 마찰력이 “0”이 되기 때문에 걸어가지 못하며 공중에 떠다닐 수밖에 없다. 따라서 이동을 하고자 할 때는 반대 방향으로 힘을 주어 그에 대한 반작용으로 나아가게 된다. 힘 (물리)
또한, 등속도로 운동하는 모든 물체는 물체의 알짜힘(합력)이 0이어야 한다. 이 동적 평형의 정의는 물체의 모든 힘이 균형을 이루지만 등속도로 운동하는 것을 뜻한다. 중력장
먼저, 이 장에 회전을 취할 경우 0이 된다.