관성의 법칙이 성립하는 등속도운동을 하고 있는 계(System)나 정지한 계를 표현하는 좌표계이다. 등속도운동 중인 상태나 정지한 상태는 물리학적으로 동일하므로 각각의 관성계 사이의 물리법칙은 모두 동일하게 적용된다.
관성좌표계·관성기준계·갈릴레이좌표계라고도 한다. 어떤 좌표계에서 관성의 법칙이 성립하는 좌표계로 정지해 있거나 등속도운동을 하는 좌표계를 말한다.
뉴턴의 제1법칙이 성립되는 좌표계이다. 정지해 있는 좌표계가 관성계였다면, 등속도운동을 하고 있는 좌표계도 관성계가 된다. A라는 관성계에서 물체 P의 운동을 관찰했을 때 가속도 a를 지니고 있었다면, B라는 관성계에서 물체 P의 운동을 관찰해도 역시 가속도 a를 지니게 된다. 물체가 등속도운동을 하고 있다면 관찰자의 운동상태에 따라서 다르게 관측되므로, 물체가 운동을 하고 있는지 정지하고 있는지 구별이 안 된다. 따라서 관성의 관점에서 보면 등속도운동을 하는 물체나 정지한 물체나 모두 운동하는 상태가 된다.
어떤 관성계에 대해서 일정한 속도로 병진운동을 하고 있는 좌표계도 운동방정식은 불변하므로 역시 관성계이다. 이와 같이 서로 일정하게 병진운동을 하고 있는 두 관성계가 역학적으로 구별되지 않는 것을 갈릴레이의 상대성이라 한다. 이론상으로는 절대적으로 정지하고 있거나 아니면 등속도로 운동하고 있는 물체에 대해 고정된 계(系)에 해당한다.
가속도운동이나 회전운동을 하는 물체상의 좌표계를 기준으로 하면, 물체의 운동에는 관성의 법칙이 성립되지 않는 것처럼 보인다. 그러나 태양계 안의 현상에 관해서는 태양에 고정된 계를 관성계라 보며, 또 지구의 자전주기에 비해서 극히 짧은 시간 안에 일어나는 현상에 한하여 지구상에 고정된 좌표계를 관성계라고 할 수 있다.
관성의 예
▣ 지진계에서 움직이지 않는 것은(회전원통과 금속추의 비교)
▣ 달리는 버스에서 동전 던지기
▣ 전투기에서 포탄 투하 하기
▣ 엘리베이터 안에서 저울 위에 올라섰을 때 몸무게의 변화
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상승할때 |
몸무게 |
하강할때 |
몸무게 |
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↑ 속도 감소 |
감소 |
↓ 속도 상승 |
감소 |
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↑ 속도 일정 |
불변 |
↓ 속도 일정 |
불변 |
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↑ 속도 상승 |
증가 |
↓ 속도 감소 |
감소 |
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관성의 법칙
[정의]-외부로부터 힘을 받지 않을 때 정지해 있던 물체는 계속 정지해 있고, 운동하는 물체는 계속 등속도 운동하려는 성질을 관성이라고 한다. 그러나 외부에서 힘이 작용하더라도 물체에 작용하는 알짜힘이 0 이라면 물체는 등속도 운동을 한다.
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