고급물리:운동 법칙

이 틀은 틀:현재 교육과정:고급물리에서 관리한다. 틀:15개정 고급물리

틀:15개정 고급물리 단원 보기

1. 역학

1. 고급물리:운동
2. 고급물리:운동 법칙
3. 고급물리:일과 에너지
4. 고급물리:퍼텐셜 에너지
5. 고급물리:에너지 보존
6. 고급물리:질량중심
7. 고급물리:충돌과 추진
8. 고급물리:회전운동과 운동법칙
9. 고급물리:행성의 운동

2. 전자기학

1. 고급물리:가우스의 법칙
2. 고급물리:전위
3. 고급물리:전기 용량
4. 고급물리:전류와 저항
5. 고급물리:키르히호프
6. 고급물리:자기장
7. 고급물리:전류가 만드는 자기장
8. 고급물리:유도
9. 고급물리:맥스웰방정식

3. 광학

배우는 이유

흥미적 이유	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?
직업적 이유	각종 이공계 학문의 기초.
학문적 이유	운동의 원인에 대한 탐구.
너희들은?
배워야 할 것

학습

영상

실험	영상

수업요약

기준계. Frame.

개념	설명
관성기준계. 관성계.	관성의 법칙이 성립하는 좌표계. 가속이 없는 경우.
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.)

뉴턴의 법칙

개념	설명	비고
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. 질량에 비례.) https://www.dogdrip.net/365043664	양자적 시점에서 보면 힘이 가해지지 않아도 입자는 흔들린다.
2법칙. 가속도의 법칙.	가속도는 힘에 비례하고, 질량에 반비례한다. $F=m{\tfrac {dv}{dt}}={\tfrac {d(mv)}{dt}}$ 힘은 운동의 양을 변화시킨다.	상대론적 관점에서 보면 질량도 변함.
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.

개념	설명
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.
전자기력. electromagnetic force.	맥스웰의 전자기 법칙을 설명하는 힘.
약력. weak forces.	물질의 방사성 붕괴, 입자의 붕괴를 일으키는 힘으로, 전자기력보다 훨씬 약하다.
중력. gravitational force.	뉴턴의 만유인력을 설명하는 힘.

ps. 힘은 실재하는 걸까?

허수는 실재하는 걸까? 어쩌면 더 근본적인 무언가가 밝혀질지 모른다.

실제로 나타나는 힘

개념	설명
마찰력	마찰력의 원인은? 요철? 응착? 정지마찰력 $f_{s}=\mu _{s}F_{N}$(외력에 저항, 일반적으로 최대정지마찰력을 의미한다.), 운동마찰력 $f_{k}=\mu _{k}F_{N}$ (속력에 무관) 교과서적인 마찰력이 작용하려면 속도가 아주 빠르지 않고, 단단한 강체에 대해 건조한 상황이 필요하다. ps. 정지마찰력이 운동마찰력보다 큼. abs. 비행기나 스포츠카에서 사용.
탄성력	훅의 법칙. $F=-kx$ 탄성력은 변형과 비례한 힘으로 나타난다. 기본적으로 모두 변형과 비례하는 형태인데, 원자 입장에선 큰 변형이 없어 위처럼 나타나나, 변형이 커지면 성립하지 않는다.
장력	줄의 질량이 없을 때 줄의 어느 지점에서나 장력이 같다.
끌림항력	개념 비례형저항 제곱형저항 종단속력 ${\tfrac {mg}{c}}$ ${\sqrt {(}}{\tfrac {mg}{c}})$ 시간에 따른 속력 $v=v_{t}(1-e^{-t/\tau })+v_{0}e^{-t/\tau }$ $v=v_{t}{\tfrac {e^{2gt}-1}{e^{2gt}+1}}$ 하이퍼블릭은 안배웠을테니.. 유도는 못할듯. 시간에 따른 낙하량 $y=v_{t}(t+\tau e^{-t/\tau })-v_{0}{\frac {1}{\tau }}e^{-t/\tau }+v_{0}{\frac {1}{\tau }}-v_{t}\tau +y_{0}$ $y=v_{t}({\frac {\ln(e^{2gt}+1)}{g}}-t)+y_{0}-v_{t}({\frac {\ln 2}{g}})$

전개질문

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

도착질문

1. 여러분이 알고 있는 비관성계의 예를 하나씩만 들어보세요~

학생들의 질문

분류하지 않은 질문

분류	질문	대답
개념	자동차 관련 영상들을 찾아보다보면 스포츠카들은 바퀴면이 최대한으로 바닥과 만나게 해 바닥과의 마찰력을 증가시켜 출력을 효과적으로 전달하려고 하는데, 마찰력 공식에는 면적에 관련된 변수가 없는 이유가 궁금합니다.	첫번째로.. 교과에서 배우는 마찰력은 1. 물체가 파손되지 않고, 2. 건조한 상황에서의 마찰력입니다. 뉴턴의 법칙을 배울 때 저항따위는 일단 배제하듯, 가장 간단한 요소를 살펴보기 위해서 이렇게 배우는 거구요, 두번째로... 공학 쪽으로 가게 된다면 마찰력에 대한 더 상세한 연구가 있겠지만, 아직도 마찰력에 대해선 실험이 아닌, 수식으론 정확히 표현되지 않고 있다 알고 있어요. 때문에 이정도 수준까지만 배우는거죠. 실험식은 너무 실무에 가까우니까.
호기심
기타
헛소리

더 나아가기

교과 내용이 너무 쉬워서 더 공부하고 싶은 사람들은 보세요~

보기 전에 먼저 생각해보세요~

수업 후, 흥미로운 것

호버보드가 사고 싶다면? 구매 전 봐야 할 영상.

급제동이 위험한 이유

답

기차를 타고 가다 보면 주기적으로 덜컹거리는 소리가 난다. 선로를 죽 이으면 덜컹거리는 소리 없이 달릴 수 있을텐데, 왜 선로의 일부를 띄어두었을까?
답변	선생님코멘트
온도가 높아지면 왜 물체의 부피가 커질까?
답변	선생님코멘트
	접선 성분과 지름 성분으로 나누어 생각하되, 지름성분의 작용은 무시하거나, 경사면에서 중력의 영향을 살피는 등 강제력에 의한 경로운동에서 유용한 접근방식.
열팽창(혹은 열수축)을 볼 수 있는 예시 1개. 무엇이 있을까?(위에서 소개된 것 제외)
답변	선생님코멘트

생기부 기록 예시

	선생님코멘트
	열팽창의 예시를 찾아보라 지시했을 때 여타 학생들이 교과서에서 안내되는 예시를 답하는 반면, 독자적인 조사로 참신한 답을 찾아내는 의욕과 성실함을 갖춤.