F = ma는 힘, 질량, 가속도를 연결합니다. 힘을 두 배로 하면 가속도도 두 배가 됩니다. 질량을 절반으로 줄이면 가속도는 두 배가 됩니다.

• 1 N = 1 kg·m/s²
• 더 많은 힘 → 더 많은 가속도
• 더 적은 질량 → 더 많은 가속도
• 벡터량: 방향이 있음

속력은 방향을 가진 속도입니다. 가속도는 속력이 얼마나 빨리 변하는지를 나타냅니다 — 속도를 높이거나, 늦추거나, 방향을 바꾸는 것.

• 양수: 속도 증가
• 음수: 속도 감소 (감속)
• 회전하는 자동차: 가속 중 (방향이 바뀜)
• 일정한 속력 ≠ 0 가속도 (회전 시)

G-포스는 지구 중력의 배수로 가속도를 측정합니다. 1g = 9.81 m/s². 전투기 조종사는 9g를 느끼고, 우주비행사는 발사 시 3-4g를 느낍니다.

• 1g = 지구에 서 있는 상태
• 0g = 자유 낙하 / 궤도
• 음의 g = 위쪽 가속도 (피가 머리로 쏠림)
• 지속적인 5g 이상은 훈련이 필요함

m/s²를 기준으로 십진 스케일링을 사용하는 국제 표준. CGS 시스템은 지구물리학에서 갈(Gal)을 사용합니다.

• m/s² — SI 기본 단위, 보편적
• km/h/s — 자동차 (0-100 km/h 시간)
• 갈 (cm/s²) — 지구물리학, 지진
• 밀리갈 — 중력 탐사, 조석 효과

미국 관용 단위는 미터법 표준과 함께 미국 자동차 및 항공 분야에서 여전히 사용됩니다.

• ft/s² — 공학 표준
• mph/s — 드래그 레이싱, 자동차 사양
• in/s² — 소규모 가속도
• mi/h² — 거의 사용되지 않음 (고속도로 연구)

항공, 항공우주 및 의료 분야에서는 인간의 내성을 직관적으로 이해하기 위해 가속도를 g의 배수로 표현합니다.

• G-포스 — 지구 중력에 대한 무차원 비율
• 표준 중력 — 9.80665 m/s² (정확)
• 밀리중력 — 미소 중력 연구
• 행성 g — 화성 0.38g, 목성 2.53g

일정한 가속도 하에서 가속도, 속력, 거리, 시간을 연관시키는 핵심 방정식.

• v₀ = 초기 속력
• v = 최종 속력
• a = 가속도
• t = 시간
• s = 거리

원운동하는 물체는 일정한 속력에서도 중심으로 가속합니다. 공식: a = v²/r

• 지구 궤도: 태양 방향으로 약 0.006 m/s²
• 회전하는 자동차: 횡 G-포스 감지
• 롤러코스터 루프: 최대 6g
• 인공위성: 일정한 구심 가속도

광속에 가까워지면 가속도는 복잡해집니다. 입자 가속기는 충돌 시 순간적으로 10²⁰ g에 도달합니다.

• LHC 양성자: 1억 9천만 g
• 시간 팽창이 인지된 가속도에 영향을 미침
• 질량은 속력에 따라 증가
• 광속: 도달할 수 없는 한계

가속도는 자동차의 성능을 정의합니다. 0-60 mph 시간은 평균 가속도로 직접 변환됩니다.

• 스포츠카: 0-60 3초 = 8.9 m/s² ≈ 0.91g
• 경제적인 차: 0-60 10초 = 2.7 m/s²
• 테슬라 플레이드: 1.99초 = 13.4 m/s² ≈ 1.37g
• 제동: -1.2g 최대 (도로), -6g (F1)

항공기 설계 한계는 G-내성을 기반으로 합니다. 조종사는 고-G 기동 훈련을 받습니다.

• 상업용 제트기: ±2.5g 한계
• 전투기: +9g / -3g 능력
• 우주 왕복선: 3g 발사, 1.7g 재진입
• 14g에서 탈출 (조종사 생존 한계)

미세한 가속도 변화는 지하 구조를 드러냅니다. 원심분리기는 극도의 가속도를 사용하여 물질을 분리합니다.

• 중력 조사: ±50 마이크로갈 정밀도
• 지진: 0.1-1g 일반적, 2g 이상 극심
• 혈액 원심분리기: 1,000-5,000g
• 초원심분리기: 최대 1,000,000g

빠른 추정을 위해 g 값을 10으로 곱하세요 (정확히는 9.81)

• 3g ≈ 30 m/s² (정확히는 29.43)
• 0.5g ≈ 5 m/s²
• 9g의 전투기 = 88 m/s²

26.8을 60mph까지의 시간(초)으로 나누세요

• 3초 → 26.8/3 = 8.9 m/s²
• 5초 → 5.4 m/s²
• 10초 → 2.7 m/s²

mph/s를 m/s²로 변환하려면 2.237로 나누세요

• 1 mph/s = 0.447 m/s²
• 10 mph/s = 4.47 m/s²
• 20 mph/s = 8.94 m/s² ≈ 0.91g

3.6으로 나누세요 (속도 변환과 동일)

• 36 km/h/s = 10 m/s²
• 100 km/h/s = 27.8 m/s²
• 빠르게: 약 4로 나누기

1 갈 = 0.01 m/s² (센티미터를 미터로)

• 100 갈 = 1 m/s²
• 1000 갈 ≈ 1g
• 1 밀리갈 = 0.00001 m/s²

화성 ≈ 0.4g, 달 ≈ 0.17g, 목성 ≈ 2.5g

• 화성: 3.7 m/s²
• 달: 1.6 m/s²
• 목성: 25 m/s²
• 금성 ≈ 지구 ≈ 0.9g

테슬라 플레이드: 1.99초에 0-60 mph. 가속도는?

60 mph = 26.82 m/s. a = Δv/Δt = 26.82/1.99 = 13.5 m/s² = 1.37g

F-16이 9g를 ft/s²로 당깁니까? 250 갈의 지진은 m/s²로?

제트기: 9 × 9.81 = 88.3 m/s² = 290 ft/s². 지진: 250 × 0.01 = 2.5 m/s²

달(1.62 m/s²)에서 3 m/s의 속도로 점프. 얼마나 높이?

v² = v₀² - 2as → 0 = 9 - 2(1.62)h → h = 9/3.24 = 2.78m (약 9피트)

벼룩은 점프할 때 100g로 가속합니다 — 우주 왕복선 발사보다 빠릅니다. 다리가 스프링처럼 작용하여 밀리초 단위로 에너지를 방출합니다.

집게발을 10,000g로 가속시켜 빛과 열을 동반하여 붕괴하는 공동 현상 거품을 만듭니다. 수족관 유리는 버틸 수 없습니다.

인간의 뇌는 10ms 동안 100g를 견딜 수 있지만, 50ms 동안은 50g만 견딜 수 있습니다. 미식축구 충돌: 정기적으로 60-100g. 헬멧은 충격 시간을 분산시킵니다.

대형 강입자 충돌기는 양성자를 광속의 99.9999991%까지 가속시킵니다. 그들은 1억 9천만 g를 경험하며, 27km의 링을 초당 11,000번 순환합니다.

지구의 중력은 고도, 위도 및 지하 밀도로 인해 ±0.5% 변동합니다. 허드슨 만은 빙하기 후 융기로 인해 중력이 0.005% 적습니다.

미 공군 썰매는 물 브레이크를 사용하여 0.65초 만에 1,017g의 감속을 달성했습니다. 테스트 더미는 (간신히) 살아남았습니다. 인간 한계: 적절한 구속 장치로 약 45g.

2012년 펠릭스 바움가르트너의 39km에서의 점프는 자유 낙하에서 마하 1.25에 도달했습니다. 가속도는 3.6g에서 최고조에 달했으며, 낙하산 개방 시 감속은 8g였습니다.

원자 중력계는 10⁻¹⁰ m/s² (0.01 마이크로갈)을 감지합니다. 1cm의 높이 변화나 지표면에서 지하 동굴을 측정할 수 있습니다.

아리스토텔레스는 무거운 물체가 더 빨리 떨어진다고 주장했습니다. 갈릴레오는 경사면에 청동 공을 굴려(1590년대) 그가 틀렸다는 것을 증명했습니다. 중력의 효과를 희석시킴으로써 갈릴레오는 물시계로 가속도를 측정할 수 있었고, 모든 물체가 질량에 관계없이 동일하게 가속한다는 것을 발견했습니다.

뉴턴의 프린키피아(1687년)는 개념을 통합했습니다: F = ma. 힘은 질량에 반비례하는 가속도를 유발합니다. 이 단 하나의 방정식은 떨어지는 사과, 궤도를 도는 달, 그리고 포탄의 궤적을 설명했습니다. 가속도는 힘과 운동 사이의 연결고리가 되었습니다.

• 1590년: 갈릴레오의 경사면 실험이 일정한 가속도를 측정
• 1638년: 갈릴레오가 운동학을 공식화한 '두 가지 새로운 과학'을 출판
• 1687년: 뉴턴의 F = ma가 힘, 질량, 가속도를 연결
• 진자 실험을 통해 g ≈ 9.8 m/s²를 확립

19세기 과학자들은 가역 진자를 사용하여 지역 중력을 0.01%의 정밀도로 측정하여 지구의 모양과 밀도 변화를 밝혔습니다. 갈(Gal) 단위(1 cm/s², 갈릴레오의 이름을 땀)는 1901년에 지구물리학 조사용으로 공식화되었습니다.

1954년, 국제 사회는 9.80665 m/s²를 표준 중력(1g)으로 채택했습니다—위도 45°의 해수면 값으로 선택되었습니다. 이 값은 항공 한계, G-포스 계산 및 전 세계 엔지니어링 표준의 기준이 되었습니다.

• 1817년: 케이터의 가역 진자가 ±0.01%의 중력 정밀도를 달성
• 1901년: 갈(Gal) 단위(cm/s²)가 지구물리학용으로 표준화됨
• 1940년대: 라코스테 중력계가 0.01 밀리갈의 현장 조사를 가능하게 함
• 1954년: ISO가 9.80665 m/s²를 표준 중력(1g)으로 채택

제2차 세계 대전 전투기 조종사들은 급선회 중 블랙아웃을 경험했습니다—지속적인 5-7g 하에서 피가 뇌에서 멀어졌습니다. 전쟁 후, 존 스탭 대령은 인간의 내성을 시험하기 위해 로켓 썰매를 탔고, 1954년에 46.2g에서 살아남았습니다(1.4초 만에 632 mph에서 0으로 감속).

우주 경쟁(1960년대)은 지속적인 고-G에 대한 이해를 요구했습니다. 유리 가가린(1961년)은 발사 시 8g, 재진입 시 10g를 견뎌냈습니다. 아폴로 우주비행사들은 4g에 직면했습니다. 이러한 실험들은 다음과 같이 확립했습니다: 인간은 5g를 무기한, 9g를 잠시 (G-수트 착용 시) 견딜 수 있지만, 15g 이상은 부상 위험이 있습니다.

• 1946-1958년: 존 스탭의 로켓 썰매 시험(46.2g에서 생존)
• 1954년: 사출 좌석 표준이 0.1초 동안 12-14g로 설정됨
• 1961년: 가가린의 비행이 유인 우주 비행의 가능성을 증명(8-10g)
• 1960년대: 9g 전투기 기동을 가능하게 하는 G-수트 개발

대형 강입자 충돌기(2009년)는 양성자를 광속의 99.9999991%까지 가속시켜, 원형 가속에서 1.9×10²⁰ m/s² (1억 9천만 g)를 달성합니다. 이 속도에서는 상대론적 효과가 지배적입니다—질량이 증가하고, 시간이 팽창하며, 가속도는 점근선이 됩니다.

한편, 원자 간섭계 중력계(2000년대 이후)는 10 나노갈(10⁻¹¹ m/s²)을 감지합니다—1cm의 높이 변화나 지하수 흐름을 측정할 수 있을 정도로 민감합니다. 응용 분야는 석유 탐사에서 지진 예측 및 화산 감시에 이르기까지 다양합니다.

• 2000년대: 원자 중력계가 10 나노갈 감도를 달성
• 2009년: LHC가 작동 시작(양성자는 1억 9천만 g)
• 2012년: 중력 매핑 위성이 지구의 자기장을 마이크로갈 정밀도로 측정
• 2020년대: 양자 센서가 미세한 가속도를 통해 중력파를 감지