최종 업데이트: 2026-06-15

마찰력

마찰력은 접촉하는 두 면 사이에서 미끄러짐을 방해하는 힘입니다. 넘어지지 않고 걸을 수 있는 것, 굴러가던 공이 멈추는 것, 자동차 브레이크가 작동하는 것이 모두 마찰 덕분입니다. 건조한 면에서는 놀라울 만큼 단순한 법칙이 성립합니다: 마찰력은 두 면이 눌리는 힘에 비례하여 $f = \mu N$입니다. 이 계산기는 법선력과 두 마찰 계수로 최대 정지 마찰력과 운동 마찰력을 계산하고, 주어진 힘이 물체를 미끄러지게 할 수 있는지 알려줍니다.

두 종류의 마찰

마찰력에는 두 가지가 있습니다. 정지 마찰력은 물체가 움직이기 전에 작용합니다. 고정된 값이 아니라 움직이려는 힘에 맞춰 $\mu_s N$ 상한까지 스스로 조절됩니다. 운동 마찰력은 미끄러짐이 시작되면 작용하며 $\mu_k N$으로 거의 일정하게 유지됩니다. 운동 계수가 보통 정지 계수보다 약간 작기 때문에 물체를 움직이기 시작하는 데 더 많은 힘이 필요합니다 — 잘 안 열리던 서랍이 힘을 주는 순간 갑자기 쑥 빠지는 이유가 바로 이것입니다.

공식

수평면 위에서는 법선력이 무게와 같으므로 $N = mg$입니다. 경사면 위에서는 무게 중 면에 수직인 성분만큼 법선력이 작아집니다.

계산 예시

$\mu_s = 0.6$, $\mu_k = 0.4$인 강철 면 위에 100 N의 법선력으로 강철 블록이 눌려 있을 때 마찰 한계를 구합니다.

50 N으로 밀면 정지 마찰력이 50 N으로 조절되어 블록은 움직이지 않습니다. 80 N으로 밀면 60 N 한계를 초과하므로 블록이 자유로워지고, 미끄러지는 동안에는 40 N의 운동 마찰력만 작용하여 알짜 구동력 $80 - 40 = 40\ \text{N}$이 블록을 가속시킵니다.

대표적인 마찰 계수

마찰 계수는 재료와 상태에 따라 다르므로 정지 마찰 계수의 대략적인 기준값으로 참고하세요: 건조 콘크리트 위 고무 ≈ 1.0, 강철 위 강철 ≈ 0.6, 나무 위 나무 ≈ 0.4, 얼음 위 강철 ≈ 0.03. 윤활된 면은 0.1 훨씬 이하입니다. 운동 마찰 계수는 대체로 이보다 다소 낮습니다. 실제 면은 다양하므로 정확한 결과가 필요하면 실측값을 사용하세요.

한계

이것은 건조 마찰의 단순한 쿨롱 모델입니다. 마찰력이 접촉 면적 및 미끄러짐 속도와 무관하다고 가정하는데, 이는 일반적인 고체 면에서는 잘 성립하지만 윤활 처리되거나 매우 매끄럽거나 빠르게 움직이는 접촉면에서는 맞지 않습니다. 구름 저항, 유체 항력, 부드러운 재료의 변형은 고려하지 않습니다. 경사면 위의 물체를 다룰 때는 먼저 무게의 수직 성분으로 법선력을 구한 다음 $f = \mu N$을 적용하세요.