물리Ⅰ 9회차

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

·\(E_v = \frac{1}{2}kx^2\)

 

2. 운동 에너지

 

질량이 있는 물체가 운동할 때 갖는 에너지

\(E_k = \frac{1}{2}mv^2\)

 

3. 역학적 에너지 : 운동 운동에너지 + 퍼텐셜 에너지

 

운동 에너지 + 중력 퍼텐셜 에너지 : \(E = \frac{1}{2}mv^2 + mgh\)

 

 

역학적 에너지 보존

1. 역학적 에너지

(1) 퍼텐셜 에너지

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

 

\(E_v = \frac{1}{2}kx^2\)

 

 

2. 운동 에너지

질량이 있는 물체가 운동할 때 갖는 에너지

 

\(E_k = \frac{1}{2}mv^2\)

 

 

 

3. 역학적 에너지 : 운동 운동에너지 + 퍼텐셜 에너지

운동 에너지 + 중력 퍼텐셜 에너지 : \(E = \frac{1}{2}mv^2 + mgh\)

 

온동 에너지 + 탄성 퍼텐셜 에너지 : \(E = \frac{1}{2}mv^2+\frac{1}{2kx^2}\)

 

2. 역학적 에너지가 보존되는 경우

1. 중력을 받는 물체의 운동

(1) 중력을 받는 물체의 역학적 에너지가 보존된다.

(2) \(mgh_0 = mgh_1 + \frac{1}{2}mv_1^2 = mgh_2+mv_2^2 = \frac{1}{2}mv^2 = \)일정

 

2. 탄성력을 받은 물체의 운동

(1) 탄성력을 받는 물체의 역학적 에너지가 보존된다.

 

 

 

(2) \(\frac{1}{2}kA^2 = \frac{2}{1}kx_1^2+\frac{2}{1}kx_2^2+\frac{1}{2}mv_2^2 = \frac{1}{2}mv^2 =\) 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.

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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

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출처

손정우 외 「물리학 I」,  비상교육,  2018