Lesson 5 Science Recovers the Past

해석 : 과학이 과거를 복원하다.

 
• Group members : Jo Minho, Go Bora, Seo Jungi, Baek Suji
- Contents -
Part 1 Introduction
Part 2 Cases of Using Conservation Science
1. Mukseojipyeon
2. Baekje geumdonggwanmo
3. Gyeongcheonsa
 

해석 : - 목차 -
파트 1. 서론
파트 2. 보존 과학을 이용한 사례들
1.묵서지편
2.백제 금동관모
3.경천사 십층 석탑
파트 3. 결론

Part 1 Introduction

Culture reflects our lives.

해석 : 문화는 우리의 삶을 반영한다.
As a part of culture, cultural heritage gives us knowledge of our history and a sense of belonging to it.
해석 : 문화의 일부로서, 문화유산은 우리에게 우리 역사에 대한 지식과 소속감을 준다.
That is why we try to restore cultural heritage when it is damaged.
해석 : 그것이 우리가 문화유산이 손상되면 복원하려고 노력하는 이유이다.
Conservation science is one way of preserving cultural heritage.
해석 : 보존 과학은 문화유산을 보호하는 하나의 방법이다.
It is the study of the care and protection of cultural works through scientific methods.
해석 : 그것은 과학적 방법으로 문화재를 보살피고 보호하는 학문이다.
Our group has a lot of interest in the combination of heritage and science.
해석 : 우리 조는 유산과 과학의 결합에 큰 관심이 많다.
So we studied conservation science and looked at examples of Korean cultural heritage.
해석 : 그래서 우리는 보존 과학에 대해 공부하고, 한국 문화유산의 예를 살펴보았다.

Part 2 Cases of Using Conservation Science

해석 : 파트 2 보존 과학을 이용한 사례들

1. Mukseojipyeon

해석 : 1.묵서지편

This object may look like trash or burnt paper.

해석 : 이 사물은 쓰레기나 타 버린 종이처럼 보일 수도 있다.

However, it is the first image of the documents found inside
Bulguksa samcheung seoktap (Seokgatap) in 1966.

해석 : 그러나, 이것은 1996년에 불국사 삼층 석탑(석가탑) 안에서 발견된 문서의 최초 모습이다.
After a long conservation process, these documents finally revealed their identity.
해석 : 그러나, 이것은 1966년에 불국사 삼층 석탑(석가탑) 안에서 발견된 문서 최초의 모습이다.
The documents, known as Mukseojipyeon, include important information about Seokgatap.
해석 : '묵서지편'이라고 알려진 이 문서는 석가탑에 관련된 중요한 정보를 포함하고 있다.

People believed that the pagoda had never previously been restored or repaired.

해석 : 사람들은 그 탑이 이전에 복원되거나 수리된 적이 없다고 믿었다.

However, according to Mukseojipyeon, Seokgatap was restored during the Goryeo Dynasty.

해석 : 그러나 묵서지편에 따르면 석가탑은 고려 시대에 복원되었다.

As the example of Mukseojipyeon shows,
conservation science plays an important role in revealing historical truth.

해석 : 묵서지편의 예가 보여 주듯이, 보존 과학은 역사적 진실을 밝히는데 중요한 역할을 한다.
It not only restores cultural heritage to its original form but also reveals its hidden stories.
해석 : 그것은 문화유산을 원래 형태로 되돌릴 뿐 아니라 그 뒤에 숨겨진 이야기 또한 밝힌다.

광전 효과

1. 광전 효과와 광전 효과 실험

1.광전 효과의 개념

(1). 광전 효과란 금속에 빛을 비출 때 전가가 튀어 나오는 현상
 

▲ 광전 효과

 
(2) 광전자 : 광전 효과로 금속 표면에서 튀어 나오는 전자

2. 광전 효과의 실험적 사실

(1) 한계 진동수 이하의 진동수를 갖는 빛은 아무리 강하게 오랫동안 비추어도 광전자는 방출하지 않는다.
 

▲ 빛의 세기와 광전 효과

 
(2) 빛은 파동이 아닌 입자의 성질을 가지고 있음을 알 수 있음.

2. 광전 효과 에너지 관계

1. 광전 효과 관련 개념

 
(1) 한계 진동수($f_n$) : 전자가 방출되기 위한 빛의 최소 진동수를 한계 진동수 또는 문턱 진동수라고 함.
(2) 일함수($W=h{f}_n$) : 금속 표면의 전자를 외부로 떼어내는 데 필요한 에너지
 
(3) 광전 효과 해석
① 한계 진동수 ($f_n$)보다 진동수가 큰 빛을 쪼일 때만 광전자가 방출된다.
② 광전자의 최대 운동 에너지는 오로지 빛의 진동수에만 관계한다.
• 형광등을 오랫동안 비추어도 아연관 표면에서 전자가 튀어나오지 않으므로 금속박은 변함이 없다.
• 자외선등을 비추면 아연관 표면에서 전자가 방출되므로 (-)전하로 대전어 있던 금속박이 오므라든다.
 

 
 
③ 빛의 세기가 증하면 광전류도 증가한다.
 

2.광양자 에너지와 광전자의 최대 운동 에너지

▲ 일함수보다 작을 경우
 

▲ 일함수보다 큰 경우

(1) 광양자설 : 빛은 연속적인 파동의 흐름이 아니라 광약자라는 불연속적인 에너지 입자의 흐름이다.
(2) 광양자 1개의 에너지 : $E=hf=\frac{hc}{\lambda }$
(3) 광전자의 최대 운동 에너지 :$E_k=\frac{1}{2}m{u}^2=hf-W=hf-h{f}_0$

3.광전 효과 그래프
1.광전 효과의 에너지 관계
$hf=W+E_k$
 
2. 광전 효과 그래프 분석
1. 최대 운동 에너지와 진동수 관계 : $E_k=hf-W$
 
2. 최대 운동 에너지와 진동수 그래프
 

기울기 : 프랑크 상수 $h$
금속의 종류와 상관없이 기울기는 일정하다.
 
한계 진동수 : 광전자를 튀어나오게 하는 최소한의 진동수
 
금속의 일함수 = 플랑크 상수 × 한계 진동수
기울기가 일정하믈 일함수의 크기가 클수록 진동수가 커짐.
$f_1<f_2$

출처

손정우 외 「물리학 I」,  비상교육,  2018

열역학 제 1법칙

1.기체 분자의 내부 에너지

1. 온도에 따른 기체의 분자 운동

운도가 높은 기체일수록 기체의 운동이 활발해져 분자들의 평균 속력이 크다.

2. 기체 분자의 운동 에너지와 온도

(1) 기체의 분자의 운동 에너지 평균값은 기체의 절대 온도에 비례한다.

3. 기체 분자의 내부 에너지

(1) 이상 기체 분자들 사이의 인력이 무사되므로,
기체 분자의 내부 에너지는 기체 분자들의 운동 에너지의 총합이다.

(2) 기체의 온도와 내부 에너지는 비례한다

2. 기체의 일

1.기체의 팽창

열기관 실린더 내의 뜨거운 기체가 팽창하여 피스톤을 밀어내는 일을 하게된다.

2. 기체가 하는 일

압력이 일정할 때, 기체가 하거나 받는 일의 양 

3. 열역학 제 1법칙의 정의와 물리량

1. 열역학 제 1법칙

(1) 기체가 흡수한 열, 내부 에너지 변화량, 기체가 한 일의 관계를 나타내는 법칙

2. 열에너지

기체가 흡수하거나 방출하는 열에너지를 $Q$라고 했을 때

(1) $Q>0$ = 기체가 열을 흡수한다.

(2) $Q<0$ = 기체가 열을 방출한다.

(3) $Q=0$ = 단열이 된다.

$W=-\mathrm{\Delta }U$

              $Q=0$

3. 내부 에너지 변화량

(1) 기체의 온도 변화와 연관된다.

(2) $\mathrm{\Delta }U\propto N\mathrm{\Delta }T$(내부 에너지 변화량 : \Delta U, 기체의 온도 변화량 : \Delta T)

4. 일

(1)  기체가 외부로 일을 하면 부피가 증가하고, 외부로부터 일을 받으면 부피가 감소한다.

(2) ·$W>0$ : 부피 증가

      ·$W<0$ : 부피 감소

      ·$W=0$ : 부피 일정

출처

손정우 외 「물리학 I」,  비상교육,  2018

역학적 에너지 보존

1. 역학적 에너지

1. 퍼텐셜 에너지

(1)중력 퍼텐셜 에너지 

물체가 지표면으로부터 높은 곳에 있을 때 갖는 에너지

$E_p=mgh$

(2) 탄성 퍼텐셜 에너지

·용수철 상수가 $k$인 용수철을 원래 길이에서 $x$만큼 변형시켰을 때 용수철에서 저장되는 에너지

·$E_v=\frac{1}{2}k{x}^2$

2. 운동 에너지

질량이 있는 물체가 운동할 때 갖는 에너지

$E_k=\frac{1}{2}m{v}^2$

3. 역학적 에너지 : 운동 운동에너지 + 퍼텐셜 에너지

운동 에너지 + 중력 퍼텐셜 에너지 : $E=\frac{1}{2}m{v}^2+mgh$

역학적 에너지 보존

1. 역학적 에너지

(1) 퍼텐셜 에너지

중력 퍼텐셜 에너지 : 물체가 지표면으로부터 높은 곳에 있을 때 갖는 에너지

$E_v=\frac{1}{2}k{x}^2$

2. 운동 에너지

질량이 있는 물체가 운동할 때 갖는 에너지

$E_k=\frac{1}{2}m{v}^2$

3. 역학적 에너지 : 운동 운동에너지 + 퍼텐셜 에너지

운동 에너지 + 중력 퍼텐셜 에너지 : $E=\frac{1}{2}m{v}^2+mgh$

온동 에너지 + 탄성 퍼텐셜 에너지 : $E=\frac{1}{2}m{v}^2+\frac{1}{2k{x}^2}$

2. 역학적 에너지가 보존되는 경우

1. 중력을 받는 물체의 운동

(1) 중력을 받는 물체의 역학적 에너지가 보존된다.

(2) $mg{h}_0=mg{h}_1+\frac{1}{2}m{v}_1^2=mg{h}_2+m{v}_2^2=\frac{1}{2}m{v}^2=$일정

2. 탄성력을 받은 물체의 운동

(1) 탄성력을 받는 물체의 역학적 에너지가 보존된다.

(2) $\frac{1}{2}k{A}^2=\frac{2}{1}k{x}_1^2+\frac{2}{1}k{x}_2^2+\frac{1}{2}m{v}_2^2=\frac{1}{2}m{v}^2=$ 일정

3. 역학적 에너지가 보존되지 않는 경우

1. 마찰이나 공기 저항이 있는 곳운동하는 물체의 역학적 에너지는 보존되지 않는다.

2. 역학적 에너지의 열 에너지로의 전환감소한 역학적 에너지는 열에너지로 전환된다.

3. 역학적 에너지가 보존되지 않는 경우

1 마찰이나 공기 저항이 있는 곳

운동하는 물체의 역학적 에너지는 보존 되지 않는다.

2 역학적 에너지의 열에너지로의 전환

·마찰이나 공기 저항으로 감소한 역학적 에너지는 열에너지 형태로 전환된다.

·미끄럼틀을 타고 내려올 때 엉덩이가 점점 따뜻해지는 현상

4. 전체 에너지 보존

(1) 마찰이나 공기 저항이 있는 곳

·감소한 역학적 에너지는 열에너지로 전환된다.

(2) 운동 후 남아 있는 역학적 에너지 + 운동 중에 발생한 열에너지 = 전체 에너지

출처

손정우 외 「물리학 I」,  비상교육,  2018

일과 에너지

1. 일을 하는 경우와 하지 않는 경우

Ⅰ 과학에서의 일

(1) 과학에서 일을 하는 경우 : 물체에 힘을 가해 힘의 방향으로 물체가 이동한 경우

(2) 과학에서 일을 하지 않은 경우 : 물체에 힘을 가하지 않았거나,
물체가 움직이지 않았거나, 물체에 가한 힘과 물체의 이동 방향이 수직인 경우에는 일을 한 것이 아니다.

Ⅱ 힘이 한 일의 양 구하기

(1) 힘과 물체의 이동 방향이 같은 경우 : $W=F_S$

(2) 힘과 물체의 이동 방향이 다른 경우 : $W=F_{S}cos\theta$

2. 운동 에너지

Ⅰ 운동 에너지 

질량이 $m$인 물차가 $v$의 속도로 운동할 때 갖는 에너지

Ⅱ 운동 에너지의 단위 : $J$(줄)

3. 퍼텐셜 에너지

Ⅰ 중력 퍼텐셜 에너지

물체가 지표면으로부터 높은 곳에 있을 대 갖는 에너지

질량이 $m$인 물체가 기준점으로부터 $h$인 높이에 있을 때 중력 퍼텐셜 에너지

Ⅱ 탄성 퍼텐셜 에너지

늘어나거나 압축된 용수철과 같이 변형된 물체가 갖는 에너지

(1) 용수철을 평형점(기준점)으로부터 $x$만큼 잡아 당기는 동안 힘이 한 일의 양은

힘 - 늘어난 길이 그래프의 넓이와 같으므로 $W=\frac{1}{2}k{x}^2$이다.

(2) 용수철 상수가 $k$인 용수철이 평형점으로부터 $x$만큼 변형되었을 때

탄성력에 의한 퍼텐셜 에너지는 다음과 같다.

출처

손정우 외 「물리학 I」,  비상교육,  2018

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1. 충격량과 운동량의 관계

(1) 충격량 : 충격의 정도를 나타내는 물리량

· 물체가 받는 힘과 힘이 작용한 시간의 곱으로 나타냄.

$I=F△t$

(2) 충격량과 운동량의 관계

· 질량이 $m$인 물체가 $v_1$의 속도로 운동하다가

일정한 힘 $F$를 $t$초 동안 받은 직후 속도가 $v_2$가 되었을 때

(1) $F=ma=m\frac{m{v}_2-m{v}_1}{△t}$

$I=F△t=△p$

(2) 충격량은 운동량의 변화량과 같다.

(3) 충격량의 단위 : $N·s$

· 뉴턴 제 2법칙 활용 $F=ma($에서 $N=kg·m/s^2$

\(N·s = kg · m/s\)

· 운동량의 단위와 같아 교환이 성립한다.

(4) 충격량의 방향

· 힘의 방향과 같다.

2. F - t그래프

(1) 힘의 크기가 일정할 때 F - t 그래프 해석

· 힘의 크기가 일정하므로 면적은 $F△t$, 즉 충격량 $I$와 같다.

(2)힘의 크기가 변할 때 F - t 그래프 해석

· 힘의 크기가 변할 때에도 면적은 충격량을 나타낸다.

· 충격량을 시간으로 나누면 평균할을 알 수 있다.

3. 충돌과 충격 완화

(1) 달걀 낙하 실험

1. 같은 높이이므로 충돌 직전 운동량이 같다.

2. 충돌 후 멈추므로 운동량의 변화량, 즉 충격량이 같다.

3. 바닥의 성질에 따라 충돌 시간이 다름.

4. 충격력이 다름.

(2) 달걀 낙하 실험의 F - t 그래프

· 충격량이 같을 때 $(S_A=S_B)$, 충돌 시간이 긴 B의 충격령이 작다.

· 빨간색은 단단한 바닥, 초록색은 푹신한 방석일 때의 그래프이다.

· 충돌 시간이 길수록 충격력이 감소함.

3.충돌 완화 예시

(1) 포수 공 받기

· 포수가 공을 받을 때 손을 뒤로 빼면서 받으면 공의 충격을 완화할 수 있다.

(2) 착지 시 관절 구부림

· 관절을 구부려 착지하면 착지시 충격을 완화할 수 있다.

출처

손정우 외 「물리학 I」,  비상교육,  2018

1. 운동량 본존

(1) 질량과 운동량의 관계

운동량은 질량과 비례 관계가 있다.

운동량질량

속도가 값을 때 질량이 큰 트럭의 운동량이 자동차의 운동량보다 더 크다.

(2) 속도와 운동량의 관계

운동량은 속도와 비례 관계에 있다.
운동량속도

질량이 같을 때 속도가 빠른 자동차가 속도가 느린 자동차보다 운동량이 더 크다.

(3) 운동량

공식 : $p=mv$

단위 : $kg·m/s$

방향 : 속도의 방향과 항상 같다

크기 : 운동량의 크기는 질량이 클수록 속도의 크기가 클수록 크다.

운동량 보존 법칙

(1) 뉴턴 법칙과 운동량 보존 법칙

질량이 $m_A,m_B$인 두 물체 A,B가 속력 $v_A{v}_B$로 이동하면서 충돌할 때

작용 반작용 법칙 : -FAB = F BA

가속도 법칙 : $-m_A\frac{△v_A}{△t}=m_B\frac{△v_B}{△t}$

충돌 시간이 같으므로 $-m_a(v_A^{\prime }-V_A)=m_B(v_B^{\prime }-v_B)$

운동량 보존 법칙 : $m_A{v}_a+m_B{v}_B=m_A{v}_A^{\prime }+m_A{v}_A^{\prime }$

2. 속력 변화 예측

스케이트를 타고 오른쪽으로 이동하고 있는 A, B 두 사람의 속력이 서로 다를 때

(1) 밀기 전 A와 B의 운동량의 합

$60kg·4m/s+50kg·5m/s=340kg·m/s$

(2) 밀기 전과 후의 운동량 보존

$60kg·v_A^{\prime }+50kg·5m/s=340kg·m/s$

(3) 밀고 난 후 A의 속력

$v_A^{\prime }=1.5m/s$ 

3. 속력 변화 예측 2

인라인 스케이트를 신고 있는 두 사람 A, B가 서로 마주보고 있을 때

(1) 밀기 전과 후이 운동량의 합 = 0

(2) 밀기 전과 후의 운동량 보존

$0=m_A{v}_A+m_B{v}_B$

(3) 밀고 난 후 A의 속력 

$v_A=-\frac{m_A}{m_B}{v}_B$

여러 가지 충돌

1. 탄성 충돌

충돌 과정에서 운동 에너지가 보존 되는 충돌 질량이 같은 물체가 탄성 충돌하면 속도 교환이 일어난다.

2. 비탄성 충돌

운동 에너지가 보존 되지 않은 일반적 충돌

3. 완전 비탄성 충돌

충돌 후 두 물체가 붙어서 한 덩어리로 운동하는 충돌

출처

손정우 외 「물리학 I」,  비상교육,  2018

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공식, 추가 설명 등 모두 접은글에 있음

1. 자유 물체도

자유 물체도

물체에 작용하는 모든  힘을 화살표로 표시한 그림\

뉴턴의 제2법칙

가속도 법칙 $F=ma$

3. 자유 물체도로 물체의 운동 분석하기 예시

(1) 물체에 작용하는 힘을 표시

작용 반작용 $F_{AB},F_{BA}$

(2) 두 물체를 한 덩어리로 취급, 가속도 구하기

$a=\frac{6N}{2kg+1kg}=2m/s^2$

(3) B만 따로 취급해 B에 작용하는 알짜힘 $F_{AB}$구하기

$F_{AB}=1\times 2=2(N)$

2. 수평면에서의 운동

실로 연결된 두 물체의 운동 분석

Ⅰ 물체에 작용하는 힘 표시 : 장력 추가

Ⅱ 한 덩어리로 취급하여 가속도 구하기

$a=\frac{F}{m_A+m_B}$

Ⅲ A만 따로 취급하여 장력 구하기

$T=m_A\frac{F}{m_A+m_B}$

3. 수직 방향의 운동

도르래를 통해 실로 연결된 두 물체의 운동 분석

(단, $m_A>m_B$인 경우)

Ⅰ 물체에 작용하는 힘, 가속도 표시

Ⅱ 한 덩어리로 취급, 가속도 구하기

$a=\frac{m_{A}g-m_{B}g}{m_a+m_B}=\frac{(m_A-m_B)}{m_A+m_B}g$

Ⅲ A만 취급하여 가속도 장력 구하기 

$T=m_A(g-a)=\frac{2m_A{m}_{B}g}{m_A+m_B}$

출처

손정우 외 「물리학 I」,  비상교육,  2018

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공식 및 추가 설명 등 모두 접은글에 있음

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1. 관성 법칙

(1) 관성 : 물체가 운동 상태를 유지하려는 성질 정지해 있는 물체는 계속 정지하려고 하고,
등속도 운동하던 물체는 등속도 운동을 한다.

(2)관성 법칙의 예 : 두루마리 휴지를 갑자기 당기면 정지해 있는 관성이 커져 휴지가 끊어짐.두루마리 휴지를 천천히 당기면 계속 운동하여 휴지가 풀림.

2.가속도 법칙

1. 수레의 가속 실험 (힘- 가속도 관계)

(1) 질량이 일정한 술에 작용하는 힘을 달리하며 같은 시간 간격에서 위치 측정

• 용수철이 1 N일 때

•  용수철이 2 N일 때

•  용수철이 3 N일 때

(2) 실험 결과를 표로 변환

(3) 가속도를 계산하여 그래프로 표현

(4) 결과 : 가속도는 힘의 크기에 비례한다.

2. 수레의 가속 실험 (질량 - 가속도 관계)

(1) 힘을 일정하게 작용하고 수레의 질량을 달리하며 같은 시간 간격에서 위치 측정

• 수레의 질량이 1kg일 때

• 수레의 질량이 2kg일 때

• 수레의 질량이 3kg일 

(2) 실험 결과를 표로 변환

(3) 가속도를 계산하여 그래프로 표현

(4) 결과 : 가속도는 질량에 반비례한다.

3. 가속도 법칙

• 물체의 가속도는 작용한 힘에 비례하며 질량에 반비례한다.

출처

손정우 외 「물리학 I」,  비상교육,  2018