고급물리:일과 에너지 편집하기

{{현재 교육과정:고급물리}}
==배우는 이유==
{| class="wikitable"
!흥미적
이유
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===출발질문(마지막까지 학습한 후에 대답해보세요~)===

#기차 위에서 공을 위로 던져 올렸다 받으면, 기차 안 사람의 입장에선 공이 위아래로만 운동한 것처럼 보이고, 기차 밖의 관찰자에겐 공이 포물선 운동한 것처럼 보인다. 어째서 기차 밖의 관찰자는 공이 포물선 운동하는 것으로 보일까?

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!직업적
이유
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*각종 이공계 학문의 기초.
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!학문적
이유
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*운동의 원인에 대한 탐구.
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!너희들은?
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!배워야 할 것
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==도입==
<youtube>https://www.youtube.com/watch?v=FqQaImaItTU</youtube>
==학습==
===영상===
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!실험
!영상
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==수업요약==
===기준계. Frame.===
{| class="wikitable"
!개념
!설명
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|관성기준계. 관성계.
|관성의 법칙이 성립하는 좌표계.
가속이 없는 경우.
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|비관성기준계. 비관성계.
|관성의 법칙이 성립하지 않는 좌표계.(가속하는 기차)
가속하는 경우.

가속이 있는 계에선 뭔가 다른 일이 일어난다.(비행기가 이륙할 때 비행기가 뜨지 않았음에도 앞부분이 높아진 것처럼 보인다. 미국여행 갈 때 살펴보자.)
|}
===뉴턴의 법칙===
{| class="wikitable"
!개념
!설명
!비고
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|1법칙. 관성의 법칙.
|갈릴레이의 생각을 체계화 한 것.(갈릴레이의 사고실험)
물체에 작용하는 힘의 합이 0일 때, 물체는 원래의 속도를 바꾸지 않고 일정한 속도로 움직인다.

(물체는 기존의 상태를 유지하려는 성질=관성이 있다.)

https://www.dogdrip.net/365043664
|양자적 시점에서 보면 힘이 가해지지 않아도 입자는 흔들린다.
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|2법칙. 가속의 법칙.
|가속도는 힘에 비례하고, 질량에 반비례한다.
<math>F=m\tfrac{dv}{dt}=\tfrac{d(mv)}{dt}</math> 힘은 운동의 양을 변화시킨다.
|상대론적 관점에서 보면 질량도 변함.
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|3법칙. 작용-반작용의 법칙.
|특정 물체가 다른 물체에 힘을 가하면 동시에 크기가 같고 방향이 반대인 반작용을 받는다.
'''뉴턴의 논증.'''

어떤 물체가 지구 위에 있을 때 물체가 누르는 힘만큼 지구가 받쳐주지 않는다면 어느 한쪽으로 무한히 가속될 것이다. 그러나, 물체가 정지해 있다는 점에서 작용력과 크기가 같고 반대 방향인 힘이 함께 작용해야 한다.
|상대론적 관점에선 성립하지 않음.(동시성의 무너짐)
|}
===기본 힘===
힘의 크기 순으로 나누어본다.
{| class="wikitable"
!개념
!설명
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|강력. strong forces.
|양성자와 중성자를 묶어주는 핵력(nuclear force)으로, 원자핵 안에서만 작용하며, 여전히 근사식밖에 알지 못한다. 테이프와 같이, 아주 짧은 거리에서만 작용한다는 것이 알려져 있다.
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|전자기력. electromagnetic force.
|맥스웰의 전자기 법칙을 설명하는 힘.
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|약력. weak forces.
|물질의 방사성 붕괴, 입자의 붕괴를 일으키는 힘으로, 전자기력보다 훨씬 약하다.
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|중력. gravitational force.
|뉴턴의 만유인력을 설명하는 힘.
|}
ps. 힘은 실재하는 걸까?

허수는 실재하는 걸까? 어쩌면 더 근본적인 무언가가 밝혀질지 모른다.

===실제로 나타나는 힘===
{| class="wikitable"
!개념
!설명
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|마찰력
|마찰력의 원인은? 요철? 응착?

정지마찰력 <math>f_s = \mu_s  F_N</math>, 운동마찰력 <math>f_k = \mu_k  F_N</math>

교과서적인 마찰력이 작용하려면 속도가 아주 빠르지 않고, 단단한 강체에 대해 건조한 상황이 필요하다.
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|탄성력
|훅의 법칙. <math>F=-kx</math> 탄성력은 변형과 비례한 힘으로 나타난다.

기본적으로 모두 변형과 비례하는 형태인데, 원자 입장에선 큰 변형이 없어 위처럼 나타나나, 변형이 커지면 성립하지 않는다.
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|끌림항력
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{| class="wikitable"
!개념
!비례형저항
!제곱형저항
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|종단속력
|<math>\tfrac{mg}{c}</math>
|<math>\sqrt( \tfrac{mg}{c})</math>
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|시간에 따른 속력
|<math>v=v  _{t} ( 1-e  ^{-t/\tau}  ) +v  _{0} e  ^{-t/ \tau }</math>
|<math>v=v  _{t}\tfrac {e  ^{2gt} -1}{e  ^{2gt} +1}</math>
|-
|시간에 따른 낙하량
|<math>y=v _{t}( t+ \tau  e ^{-t/ \tau } ) -v _{0} \frac{1}{\tau } e ^{-t/ \tau } +v _{0} \frac{1}{\tau } -v _{t} \tau  +y _{0}</math>
|<math>y=v _{t}  ( \frac {\ln  ( e ^{2gt} +1  )} {g} -t ) +y _{0} -v _{t} (  \frac{\ln2}  {g}  )</math>
|}
|}<br />
===전개질문===

#가속하는 기차에선 왜 공을 위로 던졌는데 바로 아래로 떨어지지 않는 걸까?

===도착질문===

#여러분이 알고 있는 비관성계의 예를 하나씩만 들어보세요~
#

==학생들의 질문==
===분류하지 않은 질문===
{| class="wikitable"
!분류
!질문
!대답
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|호기심
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=더 나아가기=
교과 내용이 너무 쉬워서 더 공부하고 싶은 사람들은 보세요~

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{{접기

|제목=보기 전에 먼저 생각해보세요~

|내용=
|형태=mw-collapsed toccolours}}
===수업 후, 흥미로운 것===
호버보드가 사고 싶다면? 구매 전 봐야 할 영상.

<youtube>https://www.youtube.com/watch?v=9zZ3QZDIT3c&t=2s</youtube>

급제동이 위험한 이유

<youtube>https://www.youtube.com/watch?v=dobGGs5PZf0</youtube>

=답=
{| class="wikitable"
! colspan="2" |기차를 타고 가다 보면 주기적으로 덜컹거리는 소리가 난다. 선로를 죽 이으면 덜컹거리는 소리 없이 달릴 수 있을텐데, 왜 선로의 일부를 띄어두었을까?
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!답변
!선생님코멘트
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! colspan="2" |온도가 높아지면 왜 물체의 부피가 커질까?
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!답변
!선생님코멘트
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|접선 성분과 지름 성분으로 나누어 생각하되, 지름성분의 작용은 무시하거나, 경사면에서 중력의 영향을 살피는 등 강제력에 의한 경로운동에서 유용한 접근방식.
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! colspan="2" |열팽창(혹은 열수축)을 볼 수 있는 예시 1개. 무엇이 있을까?(위에서 소개된 것 제외)
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!답변
!선생님코멘트
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=생기부 기록 예시=
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!선생님코멘트
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|열팽창의 예시를 찾아보라 지시했을 때 여타 학생들이 교과서에서 안내되는 예시를 답하는 반면, 독자적인 조사로 참신한 답을 찾아내는 의욕과 성실함을 갖춤.
|}
=각주=
<references />