서윤

저희 조가 발표할 것은 work and energy인데 오늘 다시 한번 그 개념들을 알아보도록 합시다. 먼저 energy는 work늘 할 수 있는 능력이고 force는 밀고 당겨서 에너지를 전하는 것 그리고 마지막으로 work는 force를 주어 그 힘을 준 방향으로 energy가 이동하여 displace를 만든 것을 말하죠. 저는 오늘 그 중에서도 potential energy에 대해서 설명할게요. potential 이란 잠재적인 energy로 만약 제가 이 컵을 들고 있고 떨어뜨린다고 가정을 하면 energy가 생기게 되겠지만 아직 생기진 않은 잠재적인 에너지 이것을 potential energy라고 해요. 방금 제가 컵으로 예시를 들었는데 이 컵에는 물체가 있고 중력이 작용을 하겠죠. 그리고, 제가 들고 있는 만큼에 높이도 있고 그러므로 potential energy의 equation은 mgh에요. 그리고 우리는 spring에서도 이 elastic potential energy를 볼 수 있는데 제가 만약 이 spring를 잡아당겼으면 반대로 잡아당긴 힘만큼의 잠재적인 energy가 생기겠죠? 그래서 이런 equation을 씁니다.

세찬 : 오늘 설명할 것은 kinetic energy이에요. (나와 공을 그리며) 여기서 energy의 개념은 공이 저 세찬이한테 날아와서 때릴 수 있는 힘을 말하는 거죠. 공이 날아오는 과정/움직이는 과정을 보았을 때, 날아와서 세찬이를 때렸으면 저는 아프겠죠, 그럼 energy을 썼다는 것을 알 수 있겠죠. 공이 날아오는 과정을 물리학으로 보았을 때, ‘운동을 했다’라고 한다. motion을 했다 할 수 있죠. 만약에 세찬이에게 날아가는 공의 무게 즉 mass가 가벼운 공, 무거운 공 각각 날아왔을 때(같은 speed), 무거운 공이 더 아픈 것과 같이 kinetic energy에 영향을 끼친다. 그리고, (같은 mass)일 때, 더 빠르게 날라온 공하고 느릿느릿 날아온 공하고 당연히 힘의 차이가 날 것이다. 그런 관계를 나타낸 것이 바로 이다. 

분명, 제가 설명한 것과 식을 보면은 1/2과 v가 아니라 v2이라고 써있는 이유는 궁금했어요. 

원래는 복잡한 식으로 나열이 되어있는데, 저는 v2= acceleration(가속도)을 말합니다. 가속도을 말하자면 일정하게 vector가 유지되지 않고, vector이 변화하는 것을 가속도라고 합니다. 1/2은 말하자면 평균값을 말해요. 그 이유는 아까 예를 다시 들면 세찬이에게 날아온 공이 중간중간마다 energy의 값을 알려면 힘들겠죠. 그렇기 때문에, 평균값을 나타내는 1/2을 말합니다. 그렇게,  formula에 대해 말해보았어요. 

동옥

역학적 에너지 (mechanical energy)

역학적 에너지 (mechanical energy)는 object가 motion을 가질 때 가지는 energy인 운동에너지(kinetic energy)와 어떠한 position를 가지고 있는 object가 가지는 energy인 위치 에너지(potential energy)의 합이다 또한 어떠한 물리적인 방해가 없으면 운동에너지(kinetic energy)와 위치에너지(potential energy)의 합은 일정하게 유지된다. 조금 이해하기 쉽게 설명해보면 어떠한 공이 있다고 가정 하자 그 공을 높이 위로 던졌을 때 위치에너지(potential energy)에서 운동에너지(kinetic energy)로 바뀌며 올라간다 하지만 어는 정도 높이에 올라가면 속도가 느려지면서 멈추는 지점이 있다 이때가 위치에너지가 최고점에 온 것이고 운동에너지(kinetic energy)가 0이되는 것이다 다시 반대로 떨어질 때는 운동에너지(kinetic energy)는 증가 하고 위치에너지(potential energy)는 감소한다 이것이 역학적 에너지의 전환(change in mechanical energy)이다. 앞에서 설명한 것처럼 어떠한 물리적 방해가 없다면 운동에너지(kinetic energy)와 위치에너지(potential energy)의 합은 일정 하게 유지 된다고 했다 그 말은 즉 공을 높이 던져서 바닥에 떨어지고 다시 그 energy로 처음 올라갔던 높이로 다시 올라가고 이 동작을 무한 반복 할 수 있다는 이야기다 하지만 우리가 살고 있는 이 공간에서는 불가능한 이야기가 그 이유는 공기 저항(air resistance)과 땅에 닿았을 때 마찰력(friction) 때문이다.  이러한 환경적 조건 때문에 계속해서 운동을 할 수 없는 것이다 그렇다면 공기 저항(air resistance)과 마찰력(friction)으로 줄어든 그 energy는 어떻게 되는 것일까? 이것은 에너지 보존법칙(principle of conservation of energy)에 의해 설명 할 수 있다 먼저 에너지본존의 법칙(principle of conservation of energy)이란 마찰(friction),공기적 저항(air resistance) 등 없어지는 energy 들이 그대로 사라지는 것이 아니라 다른 형태로 change 되어 계속 존재 한다는 것이다. 예를 들어 light energy,sound energy, thermal energy 등으로 change 된다 이렇게 energy들은 계속해서 형태를 바꾸다가 결국에 최종적인 thermal energy로 돌아가게 된다. 여기서 살짝 어려운 단어인 엔트로피(entropy)를 설명하자면 결국 우리가 말하고 움직이고 그 어떠한 것도 결국에는 돌고 돌아 thermal energy로 가게 된다. entropy라는 단어는 1850년 클라우지우스가(폴란드에서 태어남 국적: 독일) thermal energy의 변형과 관련된 현상을 설명하기 위하여 에너지(energy)라는 단어와 그리스어의 변형(tropy)이라는 말을 합성한 것이다 엔트로피란 열평형(thermal equilibrium)으로 가는 것 이라고 말 할 수 있을 것 같다 만약에 우주의 모든 energy들이 energy의 최종단계인 thermal energy로 인해 열평행(thermal equilibrium) 이된다면 더 이상 사용 할 수 있는 energy가 없다는 것으로 우주의 종말이다. 한마디로 엔트로피는 더 이상 쓸 수 없는 는 energy 이다. 이것을 열역학 제2 법칙 the second law of thermodynamics 라고 합니다

종윤

Problem

제가 여러분께 드릴 Problem은 바로 이것인데요. This problem은 저에게 very difficult했습니다. 그래서 한번 준비해봤어요. 자 Mechanical E 방금 전에 explain 들었잖아요? 그래서 그에 관한 problem을 낼 텐데, Friction이나 air resistance가 없는 이상적인(an ideal) 진자 운동(pendulum movement)의 situation이에요. Pendulum movement란, 

A Mechanical E = Potential E + 0

B Mechanical E = 0 + Kinetic E

C Mechanical E = Potential E + Kinetic E 

D Mechanical E = Potential E + 0

A Mechanical E = B Mechanical E = C Mechanical E = D Mechanical E. 이 formula를 이용하여 문제를 풀어 볼건데요. Explain ---

(1) B지점에서 Kinetic E가 120J 이었다면, C지점의 Potential E는 얼마인가? 이 problem에 answer을 하자면, 방금 위에 했던 formula를 use하면 되요. Answer - 120

(2) h를 구하라. 이 problem은 PotentialE를 구하는 formula를 이용하면 될 것 같네요. Potential E를 구하는 formula는 mg x h이에요. 이 formula를 따라 answer을 구해보면, Answer - 4m