관성 기준계

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관성 기준계에 대한 조사 자료 입니다.

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-관성계와 뉴턴의 운동 제1법칙

뉴턴의 운동법칙 세 가지 중에서 제 1법칙은 관성 법칙이라고 불린다. 관성법칙은 흔히 물체가 힘을 받지 않으면 원래의 속도를 바꾸지 않고 일정한 속도로 움직인다고 알려져 있다. 이 법clr은 갈릴레이에 의해 맨 처음 제안되었다. 그 이전에는 오랫동안 물체가 힘을 받지 않으면 즉 가만히 놓아두면 움직이던 물체도 정지한다고 생각하여 왔으므로 갈릴레이의 제안은 그 자체로도 아주 획기적인 의미를 잦는다고 할 수 있다.
그렇지만 물체가 힘을 받지 않으면 등속도 운동을 한다는 것은 뉴턴의 운동 제 2법칙인 운동방정식 에서 힘이 0이면 물체의 가속도가 0이라는 특별한 경우에 불과하다. 그러므로 제1법칙인 관성 법칙은 별도의 법칙이기보다는 제2법칙에서 속하는 특별한 경우라고도 생각할 수 있다. 그럼에도 불구하고 뉴턴의 운동법칙 세 가지 중의 하나로 제1법칙을 따로 떼어서 지정하는 데는 뉴턴의 운동법칙을 설명하는 것과 연관되어 가음과 같은 특별한 의미를 지니고 있다.
물체가 움직이는 속도는 누가 관찰하느냐에 따라 다르게 측정된다. 그래서 물체가 등속도 운동을 한다고 하면 누가 측정할 때 등속도 운동을 한 것이냐는 문제가 대두된다. 동일한 물체를 정지한 관찰자와 그 관찰자에 상대적으로 가속도 운동을 하는 다른 관찰자가 측정한다면, 한 관찰자는 그 물체가 등속도 운동을 한다고 측정하더라도 다른 관찰자는 가속도 운동을 한다고 측정할 것이다. 그러면 어떤 관찰자의 측정이 그 물체의 운동을 올바로 기술한다고 할 수 있을 것인가? 다시 말하면 물체의 운동은 관찰자에 따라, 또는 측정하는 기준계에 따라, 다르게 기술되는데, 물체의 운동에 대해 누가 옳은 관찰을 했는가라는 문제가 제기될 수 있다.
제1법칙인 관성 법칙은 바로 이 문제를 확실하게 해주는 법칙이라고 생각할 수 있다. 물체의 운동은, 그 속도가 다르게 측정되는 것처럼, 관찰자에 따라 상대적으로 기술하는 방법이 바뀔지라도, 물체가 받는 힘은 또는 그 물체와 다른 물체 사이의 상호작용은 관찰자에 따라 상대적으로 바뀌지 않는다. 다시 말하면, 관찰자에 따라 동일한 물체가 받는 힘을 서로 다르게 판단하지 않는다. 그래서 두 관찰자가 모두 대상 물체가 힘을 받지 않는다고 판단하는데도 불구하고, 한 관찰자는 물체가 등속도 운동을 하고 다른 관찰자는 물체가 가속도 운동을 한다고 측정하였다면, 제1법칙은 뉴턴의 제2법칙을 적용하기 위해서는 힘을 받지 않은 물체가 등속도 운동을 하는 것으로 측정한 관찰자에 의해서 운동이 기술되어야 한다고 말한다.

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