물리Ⅰ 8회차

 

 

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

$$E_k = \frac{1}{2}mv^2$$

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

$$E_p = mgh$$

 

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 \(W = \frac{1}{2}kx^2\)이다.

 

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

탄성력에 의한 퍼텐셜 에너지는 다음과 같다.

 

$$E_p = frac{2}{1}kx^2$$

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출처

손정우 외 「물리학 I」,  비상교육,  2018