등속직선운동

1. 개요

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'''등속직선운동'''(等速直線運動)이란 어떤 물체가 '''일정한 속력 + 일정한 방향''', 즉 '''일정한 속도'''로 운동하는 것을 칭한다. 따라서 '''등속도운동'''(等速度運動)과 동의어이며, 알짜힘이 작용하지 않는다. 실질적으로는 마찰력이라는 힘이 존재하며, 진공이 아니기 때문에 공기저항도 존재하므로 실제로는 일어날 수 없는 운동이라고 할 수 있다. 또한, 지구상에선 지구의 자전, 공전으로 인해 당연히 등속 직선운동은 존재할 수 없고[1], 우주상에서 보더라도 우주는 팽창하고 있으므로 등속직선운동은 불가능하다. 다만 마찰력 등을 계산하기 전에 제일 기본이 되는 운동이므로 배울 이유는 충분하다.
운동 속력이 바뀌거나 방향이 바뀌는 것은 등속직선운동이 아니다.[2] 물체의 운동 방향이 바뀌려면 힘이 운동 방향과 다른 방향으로 작용해야 하는데[3], 그렇지 않으므로 따라서 가속도는 0이다.
그래프 형으로 보면 위치-시간 그래프는 일차함수형을 띠며 속력-시간 그래프는 상수함수형이고 가속도가 존재하지 않으므로 가속도-시간 그래프는 0이다. 위치-시간 그래프를 미분하면 속력-시간 그래프가 되며 이것을 다시 미분하면 상수함수를 미분하는 것이므로 0이된다. 즉 가속도-시간 그래프가 되는 것이다.

2. 공식

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등속 직선 운동에서 이동거리 $$s$$는
$$s=vt$$
이다.
이때 $$v$$는 물체의 속도, $$t$$는 물체가 이동한 시간이다.

[1] 구면기하학으로 보자면 지구 표면에 대해서는 직선 운동인 것이 틀리지는 않는다.

[2] $$X \equiv A \wedge B$$로 정의돼 있다면 드모르간 법칙에 의해 $$\neg A \vee \neg B = \neg(A \wedge B) = \neg X$$라는 논리식이 성립하기 때문이다.

[3] 다시 말해서 현재의 운동을 방해하는 방향으로 힘이 계속 작용하면, 물체는 속력이 점점 줄어들다가 어느 '순간' 0을 찍고 운동 방향을 반대로 바꾼 후 다시 속력이 증가한다.