힘과 가속도

구동력이라는 힘이 발휘되면 자동차는 앞으로 나아간다. 운동법칙에서는 "물체에 힘이 작용하면 그 힘이 작용하는 방향으로 가속도가 발생한다"라고 설명한다. 즉, 힘이란 가속도를 일으키는 것이다.

 

1. 가속도

 

가속도란 단위 시간당 속도의 변화율을 의미한다. 가속도에 시간을 곱하면 그 시간 동안 높아진 속도를 구할 수 있다. 최초의 속도가 0이라면 가속도와 시간의 곱이 속도가 된다. 자동차의 경우, 엔진이 만들어낸 힘을 이용해 타이어에 구동력을 발생시키면 속도가 높아진다.

 

2. 가속도와 구동력의 관계

 

위에서 언급한 운동법칙에 설명을 덧붙이자면 "그 가속도는 힘의 크기에 비례하고 물체의 질량에 반비례한다"로 이어진다. 자동차의 무게가 같다면 구동력을 키울수록 가속도를 높일 수 있다는 의미이다. 엔진이 커다란 힘을 낼수록 가속 성능이 좋아진다는 사실은 누구나 쉽게 상상할 수 있을 것이다. 다만 아무리 큰 힘을 내는 엔진을 탑재하더라도 마찰력의 한계를 넘어서면 구동력을 발휘하지 못한다.

 

한편 구동력이 같은 경우, 자동차를 가볍게 만들면 그만큼 가속도를 높일 수 있다. 경주용 자동차나 스포츠형 자동차가 경량화를 지향하는 이유는 가벼워질수록 가속 성능이 좋아지기 때문이다. 그에 비해 일반 자동차는 스포츠형 자동차만큼 가속 성능이 필요 없다. 가속도는 물체의 중량에 반비례하므로 추구하는 가속도가 같다면 자동차가 가벼울수록 작은 구동력으로도 충분하다. 즉, 에너지 절약이 가능하다. 그래서 요즘 대부분의 자동차는 경량화를 추구하고 있다.