위치의 변화와 변위 (2)

자동차가 60km/h로 운동한다고 말할 때는 자동차의 속력을 말하는 것이며, 자동차가 동쪽으로 60km/h로 운동한다고 말할 때는 자동차의 속도를 말하는 것이다.
두 자동차가 똑같이 60km/h의 속력으로 달릴 때 오른쪽으로 이동하는 자동차와 왼쪽으로 이동하는 자동차는 얼마 후에 전혀 다른 위치에 있게 된다. 오른쪽을 향하는 자동차의 속도를 +60km/h로 하면 왼쪽을 향하는 자동차의 속도를 -60km/h로 나타내면 된다. 속도는 단위 시간에 대한 변위이며, 속도의 단위는 속력의 단위 m/s 또는 km/h와 같다.
속도는 벡터이므로 크기만 있는 스칼라와 구별해야 한다. 물체가 일정한 속도로 운동한다는 것은 일정한 속력과 일정한 방향으로 운동하는 것을 말한다. 즉, 일정한 속력은 빠르기가 더 빨라지지도 더 느려지지도 않는 똑같은 속력을 의미하며, 일정한 방향은 운동 경로가 곡선이 아니라 직선이라는 것을 의미한다. 다시 말하면, 일정한 속도로 운동한다는 것은 일정한 속력으로 직선상에서 운동한다는 뜻이다.
운동하는 물체의 속력이 변하거나 운동 방향이 변하는 것은 곧 속도가 변한다는 것을 의미한다. 일정한 속력과 일정한 속도는 서로 다른 의미를 가지고 있다.
예를 들어 자동차가 곡선을 따라 일정한 속력으로 운동할 수는 있지만, 일정한 속도로 운동할 수는 없다. 곡선을 따라 운동하는 물체는 순간마다 방향이 계속 변하기 때문이다.
백화점이나 지하철에서 계단이나 엘리베이터 대신 에스컬레이터를 이용해 본 경험이 있을 것이다. 에스컬레이터는 일정한 속력으로 직선 경로를 오르내리면서 사람을 운반하는 운송 기구이다.
수평면 위에서 직선 운동하는 공을 0.5초의 일정한 시간 간격으로 찍은 다중 섬광 사진을 보면 왼쪽에 있는 공을 기준으로 하여 각각 공의 위치를 측정해 보면 각 구간 사이의 거리가 일정한 것을 알 수 있다. 이때 각 구간 사이의 거리는 같은 시간 간격 동안 이동한 거리이므로 공의 속력은 같다. 즉, 공은 일정한 속도로 운동하고 있다는 것을 알 수 있다. 이처럼 일직선 위를 일정한 속력으로 달리는 물체의 운동을 등속 직선운동 또는 등속도 운동이라고 한다. 
달리는 자동차에서 창밖을 보면 가로수나 건물들이 뒤로 이동하는 것처럼 보이는 것을 경험해본 적 있을 것이다.
속도 v로 달리는 자동차 안에서 창밖을 보면 가로수와 건물들이 자동차의 이동 방향과 반대 방향, 즉 -v의 속도로 뛰고 움직이는 것처럼 보일 것이다. 이처럼 물체의 운동은 관측하는 기준에 따라 다르게 나타난다.
운동하는 물체의 속력이나 운동 방향을 변화시키거나, 또는 속력과 방향을 동시에 변화시킴으로써 물체의 운동 상태를 변화시킬 수 있는데, 이들 변화가 바로 속도의 변화이다. 
우리는 가끔 속도가 얼마나 빠르게 변화하는가에 관해 관심을 갖는다.
운전자가 다른 자동차를 추월하려고 할 때는 가능한 한 짧은 시간 동안에 속력을 빠르게 변화시켜서 추월해야 한다는 것을 잘 알고 있다. 이처럼 물체의 속력이 빨라질 때 가속도가 있다고 한다.
가속도는 방향이 있는 물리량(벡터)이며, 가속도의 방향은 속도의 변화와 같은 방향이다. 가속도는 속도를 시간으로 나눈 것이므로 가속도의 단위는 m/s2이다.
우리는 자동차의 가속도를 자주 경험하므로 매우 친숙하다. 운전자가 자동차를 출발시키면서 가속페달을 밟으면 승객의 몸이 뒤로 밀리게 되는데, 이때 승객들은 가속도를 느끼게 된다.
가속이 잘 되는 자동차는 짧은 시간 동안에 속도를 더 많이 변화시킬 수 있다. 가속도를 정의하는데 핵심이 되는 것은 바로 변화이다.
가속도는 속도가 얼마나 빠른가를 나타내는 물리량이 아니고 속도의 변화가 얼마나 빠르게 일어나는가를 나타내는 물리량이다.
실제로 물체의 운동에서 속도의 변화가 일정한 경우는 흔하지 않다. 그러므로 가속도를 구할 때 어느 일정한 시간 동안에 변화한 속도를 이용하는데 이것을 평균 가속도라고 한다. 그리고 시간 간격을 극히 짧게 하였을 때의 가속도를 순간 가속도라고 한다.
물리학에서 가속도의 개념은 속력이 향상되는 경우뿐만 아니라 속력이 감소하는 경우에도 적용된다. 자동차의 제동 장치인 브레이크를 밟게 되면 속력을 갑자기 감속시킬 수 있는데 이렇게 속도가 줄어드는 것을 감속도 또는 음의 가속도라고 한다. 자동차를 타고 갈 때 운전자가 브레이크를 갑자기 세게 밟으면 자동차 안의 승객들은 앞으로 쏠리게 되는 음의 가속도를 경험하게 된다. 즉 일반적으로 속도가 증가할 때의 가속도는 양의 값으로 나타내고 속도가 감소할 때는 음의 값으로 나타낸다.
가속도는 속력의 변화뿐만 아니라 운동 방향의 변화가 있을 때도 적용된다.
자동차가 일정한 속력으로 곡선 도로 위를 달릴 때 바깥쪽을 향하는 가속의 효과를 느껴본 경험이 있을 것이다. 자동차는 곡선도로에서 일정한 속력으로 달리더라도 계속 방향이 바뀌기 때문에 속도는 일정하지 않다. 다시 말하면, 곡선 도로 위를 달리는 동안 운동상태가 변하므로 가속되고 있다.
물체의 속력이나 운동 방향이 변하거나 또는 속력과 운동 방향이 둘 다 변한다면 속도가 변하는 것이므로 가속되는 것이다.
이제 여러분은 속력과 속도를 구별하는 것이 왜 중요한지, 또 가속도를 속력의 변화율이 아닌 속도의 변화율로 정의하는지를 확실하게 알았을 것이다.
다만 물체가 직선 위에서 운동하는 경우에는 속력과 속도를 같은 의미로 사용해도 무방하다. 물체의 운동 방향이 변하지 않는다면 가속도를 속력의 변화율로 표현해도 무방하다.