npsm 새물리 New Physics : Sae Mulli

pISSN 0374-4914 eISSN 2289-0041
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Article

Research Paper

New Physics: Sae Mulli 2015; 65: 358-368

Published online April 30, 2015 https://doi.org/10.3938/NPSM.65.358

Copyright © New Physics: Sae Mulli.

Features of the Description of Friction in Introductory Physics Textbooks with a Focus on the Interlocking and the Adhesion Theories

일반물리학 교재에 나타난 마찰력 관련 서술의 특징: 요철설과 응착설을 중심으로

Sangwoo HA*1, Gyoungho LEE2

1 Gyeonggi Science High School for the Gifted, Suwon 440-800, Korea
2 Department of Physics Education, Seoul National University, Seoul 151-748, Korea

Correspondence to:hswgcb3@snu.ac.kr

Received: February 11, 2015; Revised: March 30, 2015; Accepted: March 31, 2015

This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Abstract

Both the interlocking and the adhesion theories have contributed to the understanding of friction. Friction is a force that is not fully understood by us even today. In addition, each theory alone cannot explain the mechanism of friction completely because the detailed mechanism of friction is very complicated. However, current introductory physics textbooks only include adhesion theory. Also, in many cases, textbooks present approximate experimental results for friction as complete results. We can help students' understanding of friction by using other conflict theories rather than only one complete theory. We can also help students' understanding of friction by explaining, how the two complementary theories of friction were developed. In addition, we need to emphasize that the rules of friction are approximate results and that the rules have limitations because the rules only agree with simple models. This might give students an opportunity to pursue a modern understanding of friction.

Keywords: Friction, Interlocking theory, Adhesion theory, Conflict theories, Approximate description

마찰력의 발전 과정에서 요철설, 응착설은 서로 상보적으로 발전해 왔으며 아직도 어느 하나의 이론만으로는 마찰력의 기작에 대한 완전한 설명이 불가능하다. 즉, 마찰력이 작용하는 세부적인 기작은 너무나도 복잡하여 마찰력은 오늘날까지도 완전하게 이해되지 않은 힘이며 아직도 마찰력에 대한 연구는 계속 이루어지고 있다. 현행 일반 물리 교재들의 마찰력에 대한 서술을 분석해보면, 요철설에 대한 언급은 거의 찾아보기 힘들고, 대부분 응착설에 대한 서술만 이루어지고 있다. 또한 마찰력과 관련된 근사적이며 실험적인 결과들을 완전한 실험적 결과로 다루고 있는 경우도 많다. 물리학적 내용을 서술할 때 하나의 이론만 다루는 것보다, 대립되는 의견을 함께 다루어 줄 때 학생들의 내용이해를 도울 수 있다. 특히 마찰력 개념은 오래 전부터 대립적인 의견들 사이의 상보적인 충돌 과정을 통해서 발달했기 때문에 이러한 역사적 맥락을 잘 활용한다면 마찰력에 대한 학생들의 이해를 도울 수 있을 것으로 생각한다. 또한 간단한 모형에서만 성립하는 마찰력에 대한 여러 경험 법칙들에 대해서도 결과론적인 서술만 다루기보다는 이 법칙들이 성립하는 제한조건과 함께, 그 결과들이 근사적인 결과임을 강조하여 서술하는 것이 필요하다고 본다. 이를 통하여 학생들은 마찰력에 대한 현대적인 이해로 나아가는 기회를 가질 수 있을 것이다.

Keywords: 마찰력, 요철설, 응착설, 대립의견, 근사적 서술

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