원심력이란?
원심력은 원운동을 하는 물체가 바깥쪽으로 받는 것처럼 느껴지는 겉보기 힘입니다. 회전하는 기준계에서 보면, 반지름 \(r\)인 원을 따라 접선 속도 \(v\)로 도는 질량 \(m\)은 중심에서 바깥으로 밀려나는 듯이 보입니다. 그 크기는 물체를 원 위에서 계속 돌게 하는 구심력과 같지만, 방향은 정반대인 바깥쪽입니다. 이 계산기는 일관된 SI 단위(킬로그램, 미터, 초)라면 어떤 경우에도 사용할 수 있어 물리·공학 문제 전반에 두루 적용됩니다.
계산기 사용 방법
물체의 질량을 킬로그램(kg) 단위로, 접선 속도를 초당 미터(m/s) 단위로, 원운동 경로의 반지름을 미터(m) 단위로 입력하세요. 계산기는 원심력을 뉴턴(N) 단위로 보여 주며, 편의를 위해 각속도(\(\omega = v/r\))와 구심 가속도(\(a = v^2/r\))도 함께 계산해 줍니다.
공식 자세히 보기
핵심 공식은 다음과 같습니다.
$$F = \frac{\text{Mass (kg)} \cdot \text{Velocity (m/s)}^{2}}{\text{Radius (m)}}$$힘은 질량에 비례해 선형으로 커지고, 속도에는 제곱으로 비례합니다(속도가 2배가 되면 힘은 4배). 반대로 반지름이 커지면 힘은 작아집니다. 각속도 \(\omega = v/r\)를 이용하면 같은 힘을 $$F = m \cdot \omega^2 \cdot r$$ 로도 나타낼 수 있습니다. 이에 대응하는 구심 가속도는 \(a = v^2/r = \omega^2 \cdot r\)입니다.
예제로 풀어보기
2 kg인 물체가 반지름 1.5 m인 원을 5 m/s로 돈다고 합시다. 그러면 $$F = \frac{2 \times 5^2}{1.5} = \frac{2 \times 25}{1.5} = \frac{50}{1.5} \approx 33.33 \text{ N}$$ 입니다. 각속도는 \(\omega = 5 / 1.5 \approx 3.33 \text{ rad/s}\), 구심 가속도는 \(a = 25 / 1.5 \approx 16.67 \text{ m/s}^2\)입니다.
자주 묻는 질문
원심력은 '실제로 존재하는' 힘인가요? 원심력은 회전하는 기준계에서만 나타나는 가상의 힘(관성력)입니다. 관성 기준계에서 보면 실제로 작용하는 힘은 안쪽을 향하는 구심력입니다.
어떤 단위를 써야 하나요? SI 단위인 킬로그램, 미터, 초당 미터를 사용하세요. 그래야 힘이 뉴턴(N) 단위로 나옵니다.
반지름을 키우면 어떻게 되나요? 속도가 일정할 때 반지름이 커지면 경로가 더 완만하게 휘므로 힘은 작아집니다.
