물체를 고르고 필요하면 경사면 각도를 정한 뒤, 힘을 한 줄씩 입력하세요. 몇 초 만에 라벨이 붙은 그림이 완성되고 바로 내려받을 수 있습니다.
| 라벨 | 각도(°) | 크기 | 색상 | 이 힘 삭제 |
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아래 네 장은 모두 같은 생성기로, 힘의 조합과 물체 위치만 바꿔서 그린 것입니다. 물리 입문 과정에서 계속 반복해서 등장하는 상황을 모았습니다.
중력은 경사면을 따라 미끄러지는 성분과 경사면을 누르는 성분으로 나뉘고, 후자는 수직항력과 상쇄됩니다. 경사각을 바꾸면 경사면과 좌표축이 함께 기우는 점이 이 그림의 핵심입니다.
수직으로 매달린 줄 하나에는 아래로 향하는 중력과 위로 향하는 장력, 딱 두 힘만 있습니다. 두 번째 줄이 등장하기 전에 힘의 평형을 설명하기에 가장 깔끔한 자유물체도입니다.
비스듬히 위로 당기는 힘, 운동을 막는 마찰력, 그리고 중력과 상쇄되는 수직항력까지—한 그림에 네 개의 힘을 동시에 배치한, 과제에서 가장 흔히 나오는 힘 그림 구성입니다.
엘리베이터가 가속하면 바닥이 발을 떠받치는 수직항력이 더 이상 몸무게(중력)와 같지 않습니다. 이른바 '겉보기 무게' 문제이고, 합력 화살표를 켜면 그 차이를 바로 확인할 수 있습니다.
자유물체도(Free Body Diagram)는 물체 하나만 따로 떼어내, 그 물체에 작용하는 모든 외력을 물체 중심에서 나가는 화살표로만 그린 그림입니다. 물체 자체는 점, 사각형, 원 중 하나로 단순화되고, 줄이나 접촉면 같은 나머지 요소는 그리지 않습니다. 그 작용은 이미 힘 화살표로 바뀌어 있기 때문입니다.
이렇게 물체 하나만 분리해내는 것이 자유물체도의 핵심입니다. 연결된 두 물체를 한 그림에 섞어 그리거나, 물체가 다른 것에 가하는 힘을 그려 넣으면 겉보기엔 비슷해도 뉴턴 제2법칙으로 풀 수 없는 그림이 됩니다. 중력, 수직항력, 장력, 마찰력, 외력을 실제로 작용하는 방향대로 각각 따로 그려야 비로소 자유물체도라고 부를 수 있습니다.
그림을 읽을 때는 화살표들이 균형을 이루는지 확인합니다. 물체가 정지해 있거나 등속 운동 중이면 마주보는 화살표의 길이가 같아 각 축에서 상쇄되어야 하고, 가속하고 있다면 상쇄되지 않고 남은 부분—합력—이 가속도와 같은 방향을 가리킵니다.
이 생성기는 짧은 힘 목록을 실험 보고서나 과제에 바로 붙일 수 있는 라벨 붙은 벡터 그림으로 바꿔줍니다.
물체 모양을 사각형이나 원 중에서 고르고 이름을 붙이세요. 경사면 위라면 경사각을 설정하고, 평지나 매달린 물체라면 각도를 0으로 두면 됩니다.
힘마다 한 줄씩 추가합니다: Fg, N 같은 짧은 라벨, 각도, 상대적 크기를 입력하세요. 중력은 항상 아래를 향하지만 나머지 힘은 상황에 따라 달라집니다.
좌표축을 켜면 힘이 경사면 방향과 그에 수직한 방향으로 어떻게 분해되는지 보이고, 합력 화살표를 켜면 이 그림이 평형 상태인지 가속 상태인지 바로 확인할 수 있습니다.
어느 줄을 수정하든 그림이 바로 다시 그려집니다. 화살표와 라벨이 원하는 대로 맞춰지면, 다시 편집하기 좋은 SVG나 보고서에 넣을 PNG로 내려받으세요. 두 형식 모두 미리보기와 같은 해상도로 출력됩니다.
중력, 수직항력, 장력, 마찰력, 외력 등 문제에 필요한 만큼 힘을 추가할 수 있습니다. 각 힘마다 라벨, 방향, 크기, 색을 따로 지정할 수 있어 화살표가 대여섯 개로 늘어나도 그림이 지저분해지지 않습니다.
힘의 방향은 화살표를 마우스로 끌어 눈대중으로 맞추는 대신 각도를 숫자로 입력합니다. 문제에서 '수평에서 30도'라고 하면 30을 그대로 입력하면 정확히 그 각도가 됩니다.
경사각을 설정하면 경사면, 물체, 그리고 표시해 둔 좌표축까지 함께 기웁니다. 좌표축이 경사면 방향과 수직 방향에 그대로 맞춰지므로 회전을 직접 계산할 필요가 없습니다.
합력 표시를 켜면 생성기가 모든 힘의 성분을 더해 점선 화살표로 결과를 그려 줍니다. 지금 그린 그림이 평형 상태인지, 아니면 순 가속도가 남아 있는지 확인하는 가장 빠른 방법입니다.
둘 다 '종이 위에 화살표를 그린다'는 점은 같아 보이지만, 이 그림에는 일반적인 힘 그림이나 벡터 그림에는 없는 분명한 규칙이 있습니다.
물체 하나, 그 외력만
시스템 전체, 보여주고 싶은 힘은 무엇이든
자유물체도를 그리고 읽을 때 자주 나오는 질문에, 물리 입문 수업에서 쓰는 방식으로 답합니다.
힘의 방향과 크기를 입력하고, 필요하면 경사각을 설정하세요. 화살표가 맞아떨어지면 바로 내보낼 수 있습니다. 설치도, 로그인도 필요 없습니다.
