속력

속력(Speed, 速力)은 속도의 크기로 물체의 빠르기를 나타내는 방법의 하나다. 단위 시간당 이동한 거리로 정의한다.

특징

속력은 속도의 크기이며 스칼라양이다. 시간 간격이 있는 물체의 평균 속력은 물체가 이동한 거리를 지속 시간 간격으로 나눈 값이며 순간 속력은 시간이 0에 가까워질 때의 평균 속력의 한계이다. 빠르게 움직이는 물체는 속력이 빠르고 일정 시간 동안 비교적 긴 거리를 커버하는 반면, 느리게 움직이는 물체는 상대적으로 적은 양의 거리를 동일한 시간에 커버한다. 속력의 단위는 국제단위계에서 초당 미터를 사용한다. 일상적인 상황에서 가장 많이 사용되는 속도 단위는 미국에서 시간당 킬로미터 그리고 영국에서 시간당 마일이며. 항공과 해상에서는 노트를 보편적으로 사용한다. 특수 상대성 이론에 따르면 에너지 혹은 정보가 이동할 수 있는 가장 빠른 속도는 진공에서 약 10,790,000km/h 또는 67,100,000mph의 광속이다. 물질은 무한한 양의 에너지를 필요로 하는 빛의 속도에 거의 도달하지 못한다. 이탈리아의 물리학자 갈릴레오 갈릴레이는 속력을 시간 단위당 적용되는 거리로 정의했다. 이에 따른 속력에 대한 정의는 v는 속력, d는 거리, t는 시간이며 v=fracdt이다. 예를 들어, 2초 동안 30m를 달리는 사이클 선수는 초당 15m의 속력을 가진다고 할 수 있다. 일반적으로 물체는 항상 일정한 속력으로 이동하지 않는다. 따라서 다른 시간 동안 같은 속도로, 또는 같은 시간 동안 다른 속도로 이동하면 그 속력은 달라진다. 물체가 이동할 때 가속과 감속이 여러 번 이루어진다면 각각의 시간에서의 순간 속력은 위치의 시간에 대한 미분 값으로 나타낼 수 있다. 평균 속력은 순간 속력과 다르게 시간 간격으로 포함되는 총 거리로 정의된다. 예를 들어, 80km의 거리가 1시간 이내에 운행되는 경우, 평균 속력은 시간당 80km가 된다. 마찬가지로 320km를 4시간 만에 이동한다면 평균 속력은 시간당 80km가 된다. 평균 속력은 짧은 시간 간격 동안 발생할 수 있는 속력 변화를 설명하지 않으며, 평균 속력은 순간 속력과 값이 상당히 다르다. 평균 속력과 이동 시간을 알 수 있다면, 이동한 거리를 도출해낼 수 있다. 그래프의 임의 지점에서 접선의 기울기는 그 지점에서 순간 속도이며 동일한 그래프의 일정 시간 간격의 기울기는 해당 시간 간격 동안의 평균 속력이다.

평균 속력

속력은 움직이는 사물의 단위 시간당 이동 거리를 나타내는 물리량이다. 따라서 평균 속력은 속력의 평균값을 말하며, 가변적인 속력을 가진 어떠한 물체가 운동하면서 순간 속력의 변화는 무시하고 물체의 이동 거리를 지나간 시간으로 나눈 값이다. 이와 다르게 순간 속력을 말 그대로 물체가 운동하고 있는 순간, 즉 시간당 변위로 계산되는 속력 함수의 시간 값을 0에 무한히 가깝게 하였을 때 관측되는 속력을 말한다. 따라서 순간 속력은 아주 짧은 시간 동안 즉, 거의 0에 가까운 평균 속력이다. 자동차 계기판에 표시되는 숫자는 순간 속력이다.

참고자료

• 〈속력〉, 《네이버 지식백과》
• 사이언스올, 〈평균 속력(average speed)〉, 《사이언스올》, 2015-09-09
• 사이언스 나눔 공식 홈페이지 - http://www.sciencenanum.net/physics/mechanics/kinematics_01_03.html

같이 보기

• 속도
• 자동차

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