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| − | [[파일:마찰력.png|썸네일|300픽셀|'''마찰력''']]
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| − | '''마찰력'''(摩擦力, friction)은 두 물체의 접촉면 사이에서 물체의 운동을 방해하는 힘이다. 따라서 마찰력은 접촉하고 있는 두 물체가 상대 운동을 하려고 하거나 상대 운동을 하고 있을 때, 그 운동을 방해하는 방향으로 작용하는 저항력으로 나타낼 수 있다. 좁은 의미로는 고체면 사이의 마찰력을 말하고, 넓은 의미로는 [[고체]]와 [[유체]] 사이 또는 유체와 유체 사이의 상대적인 움직임을 방해하는 힘인 '''끌림힘'''(drag force) 등을 포함하여 말하기도 한다.
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| − | 마찰력의 계수는 물질의 고유 성질이 아닌, 어떤 물체의 어떤 표면 상태에서 어떤 물질과 접촉하는가 등에 관계있으며 실험을 통해 결정되는 현상론적인 양이다.
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| − | 교과서는 일반적으로 마찰력은 접촉면의 넓이에는 무관하다고 서술하나 이것은 접촉면이 이상적으로 매끄러운 경우에만 성립한다. 실제로는 접촉면의 매끄러운 정도 등에 따라 영향을 받는다.
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| | == 마찰력의 원인 == | | == 마찰력의 원인 == |
| | 계에서 물체의 표면은 거친데 이때 두 표면이 부딪히게 되어 작용 반작용이 발생한다. 이에 의한 마찰효과는 전체 마찰 효과의 10%에도 미치지 않는다. | | 계에서 물체의 표면은 거친데 이때 두 표면이 부딪히게 되어 작용 반작용이 발생한다. 이에 의한 마찰효과는 전체 마찰 효과의 10%에도 미치지 않는다. |
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| | 마찰력의 원인으로는 접착이론, 정전기 이론 등이 있다. | | 마찰력의 원인으로는 접착이론, 정전기 이론 등이 있다. |
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| − | == 마찰력의 성질 ==
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| − | 보통 어떤 물체를 밀거나 던지거나 해서 움직이게 하면, 점점 속도가 느려지다 정지하게 된다. 이것을 마찰력이라는 힘이 존재하는 것으로 생각하지 못했던 고대에는 물체는 정지해 있는 것이 본성이라고 생각하는 경우가 많았다. 고대 그리스의 [[아리스토텔레스]]가 대표적이다. 이 마찰력에 대한 규칙을 최초로 발견한 사람은 [[레오나르도 다빈치]]다. 다만 그는 발견은 해놓고 공표는 하지 않았다. 이후 후대 과학자들에 의해 마찰력의 법칙이 재정립되었다. 15세기~18세기에 실험을 통해 미끄럼 마찰력의 기본 성질이 밝혀졌으니, 의외로 오래 전부터 알려져 왔다고 할 수 있다. 마찰력의 법칙은 다음과 같다.
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| − | * 마찰력은 물체가 접촉면을 누르는 [[수직항력]]에 비례한다.
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| − | * 접촉면의 겉보기 넓이에 무관하다.
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| − | * 운동 마찰력은 미끄러지는 속도와 무관하다.
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| − | 위의 법칙에 나와 있는 것처럼, 마찰력은 면적에 무관하다. 같은 물체에 대해, 접촉면이 좁아지면 마찰이 발생하는 면적은 작아지지만 단위면적당 수직 항력은 커지게 되어 마찰력이 변하지 않는다. 반대로 접촉면이 넓어지면 작용하는 면이 넓어지지만 단위면적당 수직 항력은 작아지게 되므로 역시 마찰력은 불변한다.
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| − | 접촉면이 극단적으로 작아지면 접촉면의 파괴가 일어나서 안 미끄러지거나, 반대로 접촉면의 파괴 때문에 미끄러지는 경우가 있다. 눈 왔을 때 쓰는 자동차 체인이나 빙판길용 아이젠 등의 사용이 그러한 경우다. 그러나 이 때는 뾰족한 접촉면 때문에 빙판 면의 파괴가 일어나서(홈이 파여서) 안 미끄러지는 상황이므로 미끄럼 마찰이 작용하는 상황이 아니다. 마찬가지로 지우개를 쓸 때 넓은 면으로 문지르면 미끄러지지 않지만 지우개 모퉁이로 문지르면 지우개가 파괴되면서 미끄러지는데, 이 경우도 마찬가지로 미끄럼 마찰이 작용하는 상황은 아니다.
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| − | 마찰력은 다음과 같은 식으로 계산된다.
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| − | '''''F = μN'''''
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| − | 여기서 F 는 마찰력, μ는 마찰 계수, N은 수직 항력.
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| − | 마찰 계수 μ는 실험으로 측정된 경험값이다. 접촉면들의 물리적 특성에만 연관된 것으로 잘못 알려져 있지만 사실은 온도나 기압 같은 계의 특성에도 영향을 받는다.
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| − | 위에 말했듯이 마찰력은 서로 닿는 부분을 구성하는 입자들 간에 일어나는 힘인데, 닿는 면은 거의 완전 무작위인데다가 그 무작위를 뽑아내는 경우의 수도 무지막지하게 많기 때문에 이론을 통해 계산해 내는 것은 불가능하다. 단지 실험을 통해 알아내는, 경험적인 측정값만을 얻을 수 있을 뿐이다. 정확히는 마찰 계수(μ)의 이론적 산출이 최소한 현재로서는 불가능하다.
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| | == 마찰력의 종류 == | | == 마찰력의 종류 == |
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