반응형 과학/물리92 피겨 스케이트에서 각운동량 보존법칙 각운동량 보존법칙은 각운동량은 보존된다는 법칙이다. 각운동량은 다음 식과 같다. 각운동량은 관성모멘트 I와 각속도 w의 곱이다. 피겨 스케이트 선수가 제자리에서 회전을 할때 팔을 펼쳤을 때와 팔을 접었을 때의 관성 모멘트는 다르다. 팔을 펼쳤을 때 관성 모멘트가 더 크다. 피겨 스케이트 선수가 회전할 때 팔을 펼쳤을 때와 접었을 때 각운동량은 보존되기 때문에 동일하다. 각운동량은 동일한대 관성 모멘트는 바뀌기 때문에 각속도가 변한다. 팔을 펼친 후 팔을 접으면 회전속도가 빨라진다. 이런 현상은 공원에 있는 아래 사진과 같은 운동기구에서 실험할 수 있다. 팔을 펼친 후 회전하다 팔을 접으면 회전속도가 빨라진다. 2023. 5. 31. 충격량이 크다는 의미 충격량은 운동량의 변화율로 정의한다. 충격량 공식은 다음과 같다. 충격량이 크다는 것은 다음의 의미와 같다. - 운동량의 변화가 큼 - 속도의 변화가 큼 - 가속도가 큼 - 받는 힘이 큼 시속 60km로 달리는 자동차가 콘크리트 벽에 부딪쳤을 때와 모래 벽에 부딪쳤을 때를 비교할 때 콘크리트 벽에 부딪쳤을 때 속도 변화가 더 크기 때문에 충격량도 더 크다. 2023. 5. 20. 수소의 동위원소 종류 수소의 동위원소 종류는 다음과 같다. 수소 동위원소 특징 경수소 (Protium) 양성자 1개 (1H) 일반적인 수소 자연 존재비 99.985% 중수소 (Deuterium) 양성자 1개 중성자 1개 (2H) 이중수소라고도 함 자연 존재비 0.015% 삼중수소 (Tritium) 양성자 1개 중성자 2개 (3H) 방사선 물질 (베타선 방출) 자연 존재비 미량 2023. 5. 20. 회전 운동의 파워와 에너지 다음과 같은 원판이 초기에는 정지하고 가속한 후 정속 회전 후 다시 감속하여 정지한다. 이 때, 각속도와 토크와 파워와 에너지는 다음과 같다. 가속할때는 원판으로 파워가 들어가고 감속할 때는 원판에서 파워가 나온다. 위 그래프에서 다음 식이 성립한다. ☞ 회전운동 에너지 ☞ 관성 모멘트 2022. 12. 27. 떨어지는 고양이 자세 잡는 방법 떨어지는 고양이 문제(Falling Cat Probelem)는 1894년 프랑스의 에티엔 쥘 마레가 떨어지는 고양이를 연속촬영하여 처음 밝혀내었다. 아래 그림처럼 떨어지는 고양이는 누운 자세에서 떨어져도 땅에 착지할 때는 발이 아래로 향하도록 방향을 돌린다. 아래 그림처럼 앞다리와 뒷다리 몸통을 반대로 돌리면 다리가 바닥으로 향하지만 몸통이 꼬이는 문제가 있다. 실제 고양이는 몸통이 꼬이지 않는다. 떨어지는 고양이는 각운동량 보존법칙을 이용한다. 떨어지는 고양이는 우선 앞다리를 접고 뒷다리는 펴고, 몸통을 돌린다. 앞다리는 접었기 때문에 관성모멘트가 작고 뒷다리는 폈기 때문에 관성모멘트가 크다. 그래서, 앞다리는 많이 회전하지만 뒷다리는 조금 회전한다. 이 상태에서 이번에는 반대로 앞다리는 펴고 뒷다리는.. 2022. 12. 4. 각운동량 보존법칙 각운동량 보존법칙은 에너지 보존법칙과 비슷하게 각운동량은 항상 보존된다는 법칙이다. 각운동량은 다음 식과 같다. 여기서, L은 각운동량, I는 관성 모멘트, ω는 각속도이다. 각운동량 보존법칙을 설명할 때 흔히 피거스케이트 선수를 예를 든다. 피거스케이트 선수가 팔을 접고 스핀을 돌면 다음과 같다. 피거스케이트 선수가 팔을 펴고 스핀을 돌면 다음과 같다. 이때 각운동량 L은 동일하고 관성모멘트는 팔을 폈을 때 더 크다 (L2>L1). 그래서, 스핀 속도는 팔을 폈을 때 더 낮아진다 (ω2 2022. 12. 4. 한국 대학의 물리학과 커리큘럼 한국 대학 물리학과의 일반적인 커리큘럼은 다음과 같다. 학년 과목 1 미분적분학 일반물리학 2 고전역학 전자기학 현대물리학 수리물리학 3 양자역학 열 및 통계역학 상대성 이론 광학 4 고체물리학 천체물리학 핵 및 입자물리 2022. 10. 10. 물체를 정지시키는데 필요한 힘 계산 다음 그림과 같이 질량 m인 물체가 v의 속도로 이동하고 있다. 이 때 물체를 T초만에 정지시키기 위해 필요한 힘 F는 얼마인가? 정지할 때 가속도는 다음과 같다. 힘 F는 다음과 같다. 위 식에선 F의 단위는 N이다. kgf 단위로 나타내면 다음 식과 같다. 여기서, g는 중력가속도 9.8m/s2이다. 2022. 9. 1. 카메라에서 빛이 번지는 이유 태양이나 전등 등을 카메라로 찍으면 빛이 번지는 현상이 있는데 이것을 플레어(Flare)라고 한다. 다음 사진과 같이 태양을 카메라로 찍으면 빛이 번져 보인다. 플레어는 빛이 카메라 렌즈에 반사되며서 일어난다. 다음 그림과 같이 빛은 카메라 렌즈에서 반사를 반복한 후 센서에 도달한다. 플레어는 카메라 뿐만아니라 사람 눈에서도 발생한다. 밝은 빛을 사람 눈으로 직접 보면 눈의 수정체에서 빛이 반사되면서 플레어가 발생한다. 2022. 8. 20. 자외선 종류와 파장 자외선은 파장에 따라 몇 가지 종류로 분류된다. 차외선 차단제는 자외선 중 파장이 긴 UV-A와 UV-B를 차단한다. ☞ 가시광선과 적외선 파장 주파수 2022. 7. 17. 열의 단위 열(Heat)은 에너지로 국제표준 단위는 J(줄)이다. 시간당 열의 흐름의 단위는 W(와트)이다. 공학에서는 열의 단위로 BTU 또는 칼로리를 많이 사용한다. 2022. 7. 9. 물리 단위 변환 방법 - Unity Bracket Method 물리에서 단위 변환(Conversion of Units)하는 방법 중 많이 사용하는 방법은 Unity Bracket Method이다. 속도 60km/h를 m/s로 변환하고 싶을 때는 다음과 같이 한다. 다음과 같이 60km/h이 있다. 60km/h에서 다음 2개를 곱한다. 정리하면 다음과 같다. 2022. 7. 3. 자기홀극이란? 자기 홀극(Magnetic Monopole)은 N 또는 S 중 한개의 극성만 가지는 물질을 의미한다. 보통 자석은 NS가 함께 존재하지만 자기홀극은 한 극성만 가진다. 1931년 폴 디랙이 이론적으로 예측했지만 아직까지 발견되지는 않고 있다. 2022. 6. 28. 속도 이동거리 계산 다음과 같이 초기속도 V0과 최종속도 V1이고 이동시간이 T이다. 이 때 속도의 방정식은 다음과 같다. 이동거리 S는 다음과 같다. 2022. 4. 30. Gal 단위 Gal은 가속도의 단위이다. Gal을 Galileo라도도 한다. 1 Gal은 1 cm/s2이다. 지표면 가속도는 약 9.8 m/s2이고 980 Gal이다. 2022. 3. 5. 대학에서 많이 사용하는 물리 서적 세계 대학에서 많이 사용하는 물리 서적 순위는 다음과 같다. 1. Fundamentals of Physics - David Halliday 2. Sears and Zemansky's University Physics - Hugh D. Young 3. Physics for Scientists and Engineers - Raymond A. Serway 4. Conceptual Physics - Paul G. Hewitt 5. Introduction to Electrodynamics - David J. Griffiths 6. Introduction to Solid State Physics - Charles Kittel 7. College Physics - Raymond A. Serway 8. Physics .. 2021. 9. 22. 각운동량 운동량 공식 각운동량 L과 운동량 p는 다음 식과 같다. 각운동량 L을 시간으로 미분하면 토크 τ가 되고 운동량 p를 시간으로 미분하면 힘 F가 된다. 2021. 9. 4. 항력 계수 항력(Drag)이란 유체 내에서 움직임에 저항하는 힘이다. 항력 계수(Drag coefficient)는 다음 식과 같이 정의한다. 여기서, Fd는 항력, ρ는 유체의 밀도, u는 물체의 Flow speed, A는 기준 면적이다. ☞ 항력 계수 표 2021. 3. 21. 렌즈 크기가 클수록 영상이 선명한 이유 물체에 반사대 빛은 다음 그림과 같이 렌즈에 들어온다. 물체의 한점 a에서 반사된 빛은 1~3 전체 범위를 통해 렌즈에 들어온다. 렌즈에 의해 굴절된 빛은 A에 영상을 만든다. 렌즈가 크면 클수록 물체의 한점에서 반사된 빛의 양은 많아지고 맺히는 영상 A에 더 많은 빛이 집중된다. 렌즈가 커질수록 물체에서 반사되는 빛을 더 많이 받을 수 있다. 2021. 3. 13. 영구 자석의 세기 영구 자석의 세기는 잔류자기를 나타내는 경우가 많다. 전류자기의 단위는 자속밀도와 같은 테슬라(Tesla) 또는 가우스(Gauss)이다. 페라이트 자석의 세기는 3,500 G (0.35T)이고 네오디미윰 자석은 10,000~13,000 G (1~1.3T)이다. 2021. 3. 6. 이상기체의 등온과정 이상기체의 등온과정은 압력과 부피는 변하고 온도는 변하지 않는 과정이다. 다음 그림의 왼쪽 그림에서 피스톤이 팽창하면 피스톤의 온도가 내려간다. 피스톤을 서서히 움직여 온도변화가 없도록 압축 또는 팽창하는 것을 등온과정이라고 한다. 위와 같이 온도 변화가 없는 등온과정에서는 외부로 나가는 일은 같은 크기의 열로 흡수된다. 이 때 일과 열은 크기가 같고 다음 식과 같다. 팽창 전후 내부 에너지의 변화는 없다. 위 등온과정는 다음 그래프와 같다. 그래프의 면적이 △W이다. 위 그래프는 다음 식과 같고 이 식을 적분하여 △W를 구할 수 있다. 등온과정으로 압축할 때는 외부에서 일이 들어오고 같은 크기의 열로 방출된다. 압축될 때 위 식에서는 부호가 마이너스가 된다. 2021. 2. 18. 정상파 의미 정상파(Standing wave)는 같은 파장과 진폭을 가진 파동이 서로 반대 방향으로 이동할 때 형성된다. 정상파는 다음 그림과 같이 파동이다. a와 b와 c 지점에서는 항상 0이도 a와 b와 c 사이에서만 파동이 움직인다.a와 b와 c 지점을 마디(Node)라고 한다. 호수나 바닷가에서 일반적인 파동에서는 물 위 어디에 있던 파동에 따라 몸이 위아래로 움직인다. 하지만 정상파가 형성된 물에서는 마디 지점에 있으면 위아래로 움직이지 않고 제자리에 그대로 있게 된다. 2021. 2. 16. 물리 문제 - 운동 에너지와 거리 (풀이) 운동 에너지는 다음과 같다. 운동 에너지와 이동거리는 같기 때문에 다음 식과 같이 쓸 수 있다. 위 식은 다음과 같다. 가속도 a의 등가속도 운동을 한다면 다음 식과 같다. (위의 미분 방정식을 직접 풀기는 어렵다. 등속도나 등가속도 운동이라고 가정하고 풀어야 한다.) 위 식을 정리하면 다음과 같다. 가속도 a가 1이고 이동거리 s가 1일 때 시간은 다음과 같다. 2021. 2. 16. 색 온도 뜻 물질의 온도가 올라가면 빛을 낸다. 물질이 흑체복사할 때 물질의 온도에 따라 방출되는 빛의 색깔이 달라진다. 물질의 온도가 낮을 때는 붉은 색을 내고 온도가 올라가면 푸른 빛을 내다. 색 온도(Color Temperature)는 이러한 물질의 온도를 나타낸다. 색 온도가 낮다는 것은 붉은 빛을 낸다는 의미이고 색 온도가 높다는 것은 푸른 빛을 낸다는 의미이다. 색온도는 켈빈(K) 단위로 나타낸다. 백열 전구는 2,000K 정도로 붉은 색을 띄고 정오의 태양광은 5,500K로 흰색을 띈다. 9,000K 이상은 푸른 하늘색이다. 색온도에 따른 색깔은 다음과 같다. 켈빈 온도 = 섭씨 온도 + 273.15 2021. 2. 14. 가시광선과 적외선의 파장 주파수 가시광선 가시광선의 색깔별 빛의 파장은 아래 표와 같고 빨강색 보다 파장이 긴 빛은 적외선이고 보라색 보다 파장이 작은 빛은 자외선이다. 자외선은 10~400nm 파장을 가진다. 색깔 파장 [nm] 주파수 [THz] 빨강 700~635 430~480 주황 635~590 480~510 노랑 590~560 510~540 녹색 560~520 540~580 청록 520~490 580~610 파랑 490~450 610~670 보라 450~400 670~750 적외선 적외선(Infrared)은 0.75μm~1000mm 파장의 빛으로 주파수로는 300GHz~430THz로 매우 넓은 영역의 주파수 대역을 가지고 있다. 일반적으로 적외선은 다음과 같이 분류한다. 적외선 종류 파장 Near-infrared 0.75μm ~.. 2021. 2. 14. 원통 관성 모멘트 계산 질량 m의 원통 물체의 관성 모멘트는 다음 그림과 같다. 원통 물체의 관성 모멘트는 원통의 반지름에 의해 결정되고 원통의 길이와는 상관이 없다. 2021. 2. 11. 운동량 운동량(Momentum)의 다음 식과 같다. 여기서, p는 운동량, m은 질량, v는 속도이다. 운동량 보존법칙은 에너지 보존법칙과 비슷하며 외부에서 힘이 가해지지 않으며 계의 전체 운동량은 동일하다는 법칙이다. 두 물체가 충돌할 때 충돌 전이나 충돌 후나 전체 운동량은 동일한다. 탄성 충돌일 때는 운동량과 운동 에너지 모두가 보존된다. 비탄성 충돌일때는 운동량은 보존되지만 운동 에너지는 보존되지 않는다. 2021. 1. 18. 수소 원자의 바닥상태와 들뜬상태의 전자 분포 수소 원자의 바닥상태와 들뜬상태일 때 전자의 확률 분포는 다음과 같다. 에너지에 따라 오비탈의 모양이 변한다. 2020. 11. 30. 속도와 파워 질량 m인 물체가 다음 그림과 같이 가속도 a로 가속한 후 등속 운동할 때 물체에 가해지는 파워는 다음과 같다. F는 다음 식과 같고 가속할 때는 일정값을 가지고 등속일 때는 0이 된다. F = ma 파워 P는 다음 식과 같다. P = F·v 파워 P는 가속할 때는 F가 일정하기 때문에 속도 v에 비례하고 등속일 때는 F가 0이 되기 때문에 0이 된다. 속도가 증가할수록 가속시키기 위해 더 많은 파워가 필요하다. 2020. 6. 26. 빗면에서 힘 빗면에서 힘의 성분은 다음 그림과 같다. 질량 m인 물체가 수직으로 받는 힘은 mg이다. 빗면에서 미끄러지는 힘은 mg·sinθ로 기울기기 커질 수록 커진다. 90도로 완전히 세워지면 mg가 된다. 30도일 때는 0.5mg로 절반이 된다. 바닥에 수직으로 받는 힘인 수직항력은 mg·cosθ로 기울기기 커질 수록 작아진다. 90도로 완전히 세워지면 0이 된다. 2020. 6. 26. 이전 1 2 3 4 다음 반응형
