물리학:역학적 에너지 보존 편집하기

{{22개정 물리학}}

== 배우는 이유 ==
{| class="wikitable"
!흥미적
이유
|
*

=== 출발질문(마지막까지 학습한 후에 대답해보세요~) ===

# 권투에서 잽보다 훅이 더 센 이유는?
|-
!직업적
이유
|
* 각종 이공계 학문의 기초.
|-
!학문적
이유
|
* 운동을 표현하는 방식과,
* 간단한 힘에 대하여
|-
!너희들은?
|
* 도르래의 원리를 이용하면 무거운 물체를 가볍게 들 수 있는 사례(이동거리가 늘어나지만)처럼 오늘 배운 내용으로 일을 수행하는데에 유리한 방식으로 처리할 수 있기 때문입니다.
* 오늘 배운 내용은 실생활과 밀접한 연관이 있고 역학의 기초가 되기때문에 배워야 하고 동생들이나 다른 친구들도 배워야 한다.
* 우리 주변의 모든 움직임은 힘의 원리로 설명되기 때문에, 이를 배우면 세상이 어떻게 움직이는지 논리적으로 이해하고 예측할 수 있는 눈을 갖게 되기 때문입니다.
* 힘과 운동에 관한 내용을 배워야 하는 이유는 앞으로 배워야 하는 더 어렵고 복잡한 원리를 이해하기 위한 기본적인 바탕이 되고 물리 문제를 풀 때도 오늘 배운 내용을 활용해서 풀 수 있기 때문이다.
* 운동에 대해 배워야 지구과학 화학 생명과학등 다양한 과목에 대해 잘 이해할 수 있고 더 나아가 운동을 할때도 각도나 힘을 계산하여 정확하게 던지거나 하여 쉽게 이길 수 있다.
* 배우지 않아도 될 것 같다. 실제로의 일상생활 속에서는 필요하지 않은 지식들이고 굳이 학문에 뜻이 있는 게 아니라면 알지 않아도 괜찮을 것 같다.
|-
!배워야 할 것
|
* 여러가지 힘의 종류와 활용방법을 알고, 유용한 방향으로 활용하는 법을 익히는 것 입니다.
* 오늘 배워야 할 핵심 내용은 운동마찰력과 정지마찰력이다.
* 뉴턴의 운동 법칙을 바탕으로 힘의 정의를 이해하고, 우리 주변에서 발생하는 다양한 힘들의 상호작용과 그에 따른 물체의 운동 변화를 파악하는 것입니다.
* F=ma 공식을 무조건 알아야 한다고 생각한다.
* 전체 물체의 운동량이 보존된다.
|}

== 도입 ==
<youtube>https://www.youtube.com/watch?v=Cz3-5Z2hxU0</youtube>

== 학습 ==

=== 영상 ===
{| class="wikitable"
!수업
!영상
|-
|
|
|-
|
|
|}

== 수업요약 ==

=== 핵심개념 ===
{| class="wikitable"
!개념
!설명
|-
|
|
|-
|
|
|}

=== 전개질문 ===

# 수업에서 설명한 것 외에 '일'을 적용해 탐구할 수 있는 것은 무엇이 있을까?

=== 도착질문 ===

# 역학적 에너지가 음수가 될 수 있을까?

=== 생각해볼 만한 질문 ===

*

== 학생들의 질문 ==
{| class="wikitable"
!분류
!질문
!대답
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|}

=== 상위개념 ===
{| class="wikitable"
!분류
!질문
!대답
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|}

=== 별로인 질문 ===
{| class="wikitable"
!분류
!질문
!대답
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|}

=== 해결하지 못한 질문 ===
{| class="wikitable"
!분류
!질문
!대답
|-
|
|
|
|-
|
|
|
|}

=== 코멘트 ===
{| class="wikitable"
!질문
!대답
|-
|
|
|-
|
|
|-
|
|
|-
|
|
|}

= 더 나아가기 =
교과 내용이 너무 쉬워서 더 공부하고 싶은 사람들을 위하여.{{접기|제목=보기 전에 먼저 생각해보세요~|내용=|형태=mw-collapsed toccolours}}

=== 수업 후, 흥미로운 것 ===
시간이 남을 때에만 보세요~

= 답 =
= 권투에서 잽보다 훅이 더 센 이유 (피드백) =
= 권투에서 잽보다 훅이 더 센 이유 (피드백) =

{| class="wikitable"
! 학생 답변 !! 교사 코멘트
|-
|
* 잽보다 훅의 이동거리가 더 많아 일의 양이 많기 때문이다.
* 잽보다 훅이 주먹의 이동거리가 길어서 W=F*s이므로 s가 길어서 주먹에 더 많은 일을 하게 된다.
* 힘과 이동거리의 곱인 일이 더 크기 때문이다. 훅은 팔을 크게 회전시키며 더 긴 거리 동안 힘을 가하므로 이동거리가 커져 더 큰 일을 하게 되고, 그만큼 더 큰 에너지를 전달한다.
* 잽은 목표 지점까지 직선거리로 이동하지만 훅은 같은 목표 지점까지 곡선으로 이동하기 때문에 훅은 잽보다 더 긴 거리를 이동한다. 여기서 일은 힘과 이동거리의 곱이기 때문에 같은 힘의 크기로 주먹을 지른다는 가정하에 훅이 잽보다 일의 양이 더 크다. 그러므로 운동에너지가 훅이 더 크기 때문에 잽보다 훅이 더 쎄다.
* 힘이 작용하는 거리가 더 커서 W=Fs에서 s값이 커져서 W도 증가하기 때문입니다.
* 일은 힘과 이동거리에 비례하는데 이동거리가 훅이 더 길기에 더 많은 일을 할 수 있어 훅이 더 세다.
* 더 긴 거리 동안 일을 해 에너지가 크다 ||
✔ W = F·s (일-에너지) 관점에서 가장 핵심적인 정답<br>
→ 이동거리 증가 → 일 증가 → 운동에너지 증가
|-
|
* 힘을 가하는 시간이 길어져서 운동량이 증가하고 충격량이 증가한다
* 타격하는 시간이 훅이 잽보다 더 길어서 충격량이 크다.
* 훅은 잽보다 타격물체에 힘을 가하는 시간이 길어져서 충격력이 더 커지므로 더 쎄다.
* 시간이 더 길다! 충격량이 더 커짐
* 힘을 받는 시간이 길어져서 충격량이 커지기 때문 입니다.
* 충격량 공식이 I= Ft인데, 힘은 동일하므로 힘을 가하는 시간을 늘려주면 충격량이 늘어나기 때문이다 ||
✔ 충격량(I = F·t) 개념을 잘 이해한 답변<br>
→ 작용 시간이 길어질수록 운동량 변화 증가<br>
※ 실제로는 힘도 함께 변할 수 있음
|-
|
* 회전팔이 길어서 돌림힘이 커지기 때문에 훅이 더 세다.
* 훅은 돌림힘이 더 크기 때문에 작용하는 힘이 더 세다.
* 훅은 돌림힘을 더 크게 해서 잽보다 훅이 더 세다.
* 훅을 날릴 때는 팔을 돌리면서 때려서 돌림힘이 사용되기 때문이다
* 중심을 기준으로 돌림힘이 작용해 에너지가 더 커져서 일까요
* 돌림힘은 힘의 크기와 회전축에서 작용점까지의 수직 거리의 곱이다. 훅은 하체, 허리 회전력을 팔의 곡선 궤도로 그대로 전달합니다. 잽처럼 팔을 뻗으면 이 토크가 45도 비틀려 에너지가 손실되지만, 훅은 회전축(어깨나 몸통)을 활용해 토크를 최대화해 타격력이 증폭된다. ||
✔ 회전 운동(토크) 개념 적용<br>
→ τ = r×F, 반지름 증가 → 회전 효과 증가 → 타격 속도 증가
|-
|
* 훅은 잽보다 체중이 많이 실리기 때문이다.
* 젭은 체중을 담아서 치지 않고 훅은 체중을 실어서 치기에 충격량이 증가해서
* 주먹과 팔만 이용하는 잽과 달리 훅에서는 상체를 이용한 더 큰 질량이 참여해 1/2mv^2가 커져서 파과력이 크다.
* 잽은 팔과 약간의 어깨정도만 사용하지만 훅은 몸 전체를 사용하기 때문에 질량을 많이 실을 수 있기 때문이고 가속하는 거리가 길어지기 때문에 세다.
* 잽보다 훅이 체중을 더 많이 사용해서 상대를 타격하기 때문에 더 큰운동에너지로 상대를 타격할수 있다 또한 가속을 하는 구간이 길기때문에 더 강하게 타격할수 있다. ||
✔ 질량(체중) + 전신 사용<br>
→ 유효 질량 증가 → 운동량(p=mv), 운동에너지 증가
|-
|
* 무언가가 더 세다는 것을 에너지의 관점에서 보면, 운동에너지는 물체의 질량과 속도의 제곱의 곱에 1/2을 한 값과 같다. 그런데 보통 잽보다 훅이 더 빠르기 때문에 훅의 운동에너지가 더 크다.
* 운동에너지 관점으로 보면 힘이 들어가는 거리가 길기 때문, 훅의 반경범위는 허리 옆에서 부터 골반을 틀면서 타격을 한다. 그에 비해 잽은 팔꿈치를 피면서 생기는회전만으로 공격한다. 물론 다리도 ||
✔ 운동에너지 관점 적용<br>
→ 질량과 속도의 증가가 핵심<br>
※ “항상 더 빠르다”는 부분은 상황에 따라 다름
|-
|
* 힘은 이동거리에 비례하기 때문이다. ||
❌ 오개념<br>
→ 힘이 아니라 “일(에너지)”이 이동거리와 관련됨
|}
{| class="wikitable"
! 학생 답변 !! 교사 코멘트
|-
|
* 잽보다 훅의 이동거리가 더 많아 일의 양이 많기 때문이다.
* 잽보다 훅이 주먹의 이동거리가 길어서 W=F*s이므로 s가 길어서 주먹에 더 많은 일을 하게 된다.
* 힘과 이동거리의 곱인 일이 더 크기 때문이다. 훅은 팔을 크게 회전시키며 더 긴 거리 동안 힘을 가하므로 이동거리가 커져 더 큰 일을 하게 되고, 그만큼 더 큰 에너지를 전달한다.
* 잽은 목표 지점까지 직선거리로 이동하지만 훅은 같은 목표 지점까지 곡선으로 이동하기 때문에 훅은 잽보다 더 긴 거리를 이동한다. 여기서 일은 힘과 이동거리의 곱이기 때문에 같은 힘의 크기로 주먹을 지른다는 가정하에 훅이 잽보다 일의 양이 더 크다. 그러므로 운동에너지가 훅이 더 크기 때문에 잽보다 훅이 더 쎄다.
* 힘이 작용하는 거리가 더 커서 W=Fs에서 s값이 커져서 W도 증가하기 때문입니다.
* 일은 힘과 이동거리에 비례하는데 이동거리가 훅이 더 길기에 더 많은 일을 할 수 있어 훅이 더 세다.
* 더 긴 거리 동안 일을 해 에너지가 크다 ||
✔ W = F·s (일-에너지) 관점에서 가장 핵심적인 정답<br>
→ 이동거리 증가 → 일 증가 → 운동에너지 증가
|-
|
* 힘을 가하는 시간이 길어져서 운동량이 증가하고 충격량이 증가한다
* 타격하는 시간이 훅이 잽보다 더 길어서 충격량이 크다.
* 훅은 잽보다 타격물체에 힘을 가하는 시간이 길어져서 충격력이 더 커지므로 더 쎄다.
* 시간이 더 길다! 충격량이 더 커짐
* 힘을 받는 시간이 길어져서 충격량이 커지기 때문 입니다.
* 충격량 공식이 I= Ft인데, 힘은 동일하므로 힘을 가하는 시간을 늘려주면 충격량이 늘어나기 때문이다 ||
✔ 충격량(I = F·t) 개념을 잘 이해한 답변<br>
→ 작용 시간이 길어질수록 운동량 변화 증가<br>
※ 실제로는 힘도 함께 변할 수 있음
|-
|
* 회전팔이 길어서 돌림힘이 커지기 때문에 훅이 더 세다.
* 훅은 돌림힘이 더 크기 때문에 작용하는 힘이 더 세다.
* 훅은 돌림힘을 더 크게 해서 잽보다 훅이 더 세다.
* 훅을 날릴 때는 팔을 돌리면서 때려서 돌림힘이 사용되기 때문이다
* 중심을 기준으로 돌림힘이 작용해 에너지가 더 커져서 일까요
* 돌림힘은 힘의 크기와 회전축에서 작용점까지의 수직 거리의 곱이다. 훅은 하체, 허리 회전력을 팔의 곡선 궤도로 그대로 전달합니다. 잽처럼 팔을 뻗으면 이 토크가 45도 비틀려 에너지가 손실되지만, 훅은 회전축(어깨나 몸통)을 활용해 토크를 최대화해 타격력이 증폭된다. ||
✔ 회전 운동(토크) 개념 적용<br>
→ τ = r×F, 반지름 증가 → 회전 효과 증가 → 타격 속도 증가
|-
|
* 훅은 잽보다 체중이 많이 실리기 때문이다.
* 젭은 체중을 담아서 치지 않고 훅은 체중을 실어서 치기에 충격량이 증가해서
* 주먹과 팔만 이용하는 잽과 달리 훅에서는 상체를 이용한 더 큰 질량이 참여해 1/2mv^2가 커져서 파과력이 크다.
* 잽은 팔과 약간의 어깨정도만 사용하지만 훅은 몸 전체를 사용하기 때문에 질량을 많이 실을 수 있기 때문이고 가속하는 거리가 길어지기 때문에 세다.
* 잽보다 훅이 체중을 더 많이 사용해서 상대를 타격하기 때문에 더 큰운동에너지로 상대를 타격할수 있다 또한 가속을 하는 구간이 길기때문에 더 강하게 타격할수 있다. ||
✔ 질량(체중) + 전신 사용<br>
→ 유효 질량 증가 → 운동량(p=mv), 운동에너지 증가
|-
|
* 힘이 더 세고 이동거리 또한 더 길기 때문
|사실, 무게를 더 싣는다는 것은 힘도... 더 많이 들어가긴 하죠 ㅎㅎ
|-
|
* 무언가가 더 세다는 것을 에너지의 관점에서 보면, 운동에너지는 물체의 질량과 속도의 제곱의 곱에 1/2을 한 값과 같다. 그런데 보통 잽보다 훅이 더 빠르기 때문에 훅의 운동에너지가 더 크다.
* 운동에너지 관점으로 보면 힘이 들어가는 거리가 길기 때문, 훅의 반경범위는 허리 옆에서 부터 골반을 틀면서 타격을 한다. 그에 비해 잽은 팔꿈치를 피면서 생기는회전만으로 공격한다. 물론 다리도 ||
✔ 운동에너지 관점 적용<br>
→ 질량과 속도의 증가가 핵심<br>
※ “항상 더 빠르다”는 부분은 상황에 따라 다름
|-
|
* 힘은 이동거리에 비례하기 때문이다. ||
❌ 오개념<br>
→ 힘이 아니라 “일(에너지)”이 이동거리와 관련됨
|-
|잽은 직선으로 짧지만 훅은 몸을 회전시키며 이동거리가 길어진다. 그래서 일-운동에너지 정리에 따라 일의 양이 커져서 운동에너지가 한번에 작용하여 더 강하다.
|약간의 오개념. 운동에너지가 한번에 작용한다..는 건 좀 이상해;;
|-
|원투훅!관중들은 나이스~~
|별로인 답변들 모음.
|}

= 생기부 기록 예시 =
{| class="wikitable"
!
!선생님코멘트
|-
|
|
|}

= 각주 =