중학과학-위치에너지: 두 판 사이의 차이

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|위치에너지
|위치에너지
|중력에 한 일 만큼 위치에너지로 저장된다.
|중력에 한 일 만큼 위치에너지로 저장된다.
위치에너지 = 중력의크기 * 올라간높이 = 9.8m * h
위치에너지 = 중력의크기 * 올라간높이 = 9.8m * h = mgh


기준이 되는 h는 상황에 따라 정한다.(상황에 따라 위치에너지가 음수가 될 수도 있다. 중요한 것은 변화량!)
기준이 되는 h는 상황에 따라 정한다.(상황에 따라 위치에너지가 음수가 될 수도 있다. 중요한 것은 변화량!)
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===전개질문===
===전개질문===


#10N의 힘으로 물체를 10m만큼 밀었다. 이때 일의 양은 얼마인가?
#10N무게의 물체를 10m만큼 높이의 선반에 올려두었다. 이때 해준 일의 양은 얼마인가?


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===도착질문===
===도착질문===


#빗방울의 무게는 1N이라고 하자. 이 빗방울이 1km 상공에서 공기저항없이 떨어진다면 땅에 도착했을 때까지 빗방울이 받은 일은 얼마나 될까?
#전시간 문제) 빗방울의 무게는 1N이라고 하자. 이 빗방울이 1km 상공에서 공기저항없이 떨어진다면 땅에 도착했을 때까지 빗방울이 받은 일은 얼마나 될까? 위 문제에서 물방울이 받은 일은 어디로부터 받은 걸까?
#공기저항이 없는 3m 높이에서 무게가 1N인 테니스공을 떨어뜨린다면, 0m에서 공을 멈추기 위해 해야 하는 일의 양은?(2반 채준석의 문제)


#
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!질문
!질문
!대답
!대답
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|개념
|달에서 위치에너지를 계산할려면 9.8대신 다른 수를 곱해야 하나요?
|네. 질량에 다른 상수를 곱해주어야 무게를 구할 수 있어요.
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|빗방울 문제에서 가속은 생각하지 않나요?
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|빗방울은 계속 가속하죠. 이게 일과 에너지의 강력한 힘이에요. 굳이 가속도를 이용하여 계산하지 않더라도 '일'을 통해서 파괴력을 알 수 있어요.
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|위치에너지를 구할때 왜 9.8을 곱하나요?
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|1학년 때 한 건데, 질량에 9.8m/s^2을 곱해야 지구에서의 무게가 되요.
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|왜 9.8인가요.
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|만유인력 때문에 가속하잖아요? 중력은 행성의 질량에 따라 달라지고. 지구의 질량과 반지름 때문에 9.8이라는 숫자로 결정되요. 고등학생이 되면 지표면에서의 중력가속도를 구하게 될거에요~
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|질량을 N이고 높이나 거리는 M로 해야되죠??
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|아니요! 질량은 kg 단위에요!
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|위치에너지는 누가 만든건가요
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|글쎄요;; 상당히 많은 개념들이 엮인 거라... 조사해오면 세특에 써줄게요~
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|이해가 안되는게 맞는 건가요?
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|네, 굉장히 추상적인 개념이라 이해하기 힘든 게 맞아요. 단, 하나씩만 기억하면 되요. 위치에너지는 mgh.
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|위치에너지가 실제에서 어떤식으로 쓰이나요.
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|롤러코스터에서 일정 높이만큼 내려왔을 때 속도를 계산하여 안전성을 보장할 수 있겠죠.
 
공사장에서 철골을 일정 깊이만큼 박으려면 어느 정도 높이에서 얼마만큼의 질량을 떨어뜨려야 하는지 알 수 있을거구요.
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|어떤 물체에 무게가 3배, 위치 에너지가 2배가 되면 일의 양은 5배가 아니라 6배가 되는 것이죠?
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|아뇨, 높이가 일정하고 무게만 달라진다면 무게에 비례해요. 위치에너지는 mgh라고 쓴다고 위에 써뒀습니다. 질량에 비례합니다.
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|들어 올리는 일을 하면 에너지가 그 물체에 전환되는데 에너지가 다 전환되는 건가요.
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|해준 일 만큼요.
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|호기심
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|지구보다 질량이 큰 행성이 인력에 의하여 지구를 끌어 당길 수 있나요? 그리고 그것도 낙하 운동에 속하나요?
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|네, 당길 수 있죠. 그 행성 입장에서 보면 지구의 낙하운동이라 보이겠죠.
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|일은 누가 발견했나요
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|조사해오면 세특에 써드림.
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|기타
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|이런문제는 선생님이 직접 만드시는 건가요?
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|네; 제가 만들어서 허접해요;
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!선생님코멘트
!선생님코멘트
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|1j
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|??? 어떻게 계산한거지;';?
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|10J
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|모범답안.
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|2
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|??
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!선생님코멘트
!선생님코멘트
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|공기중으로
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|오, 좋은 발상.
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|없어지거나 생성되지 않고 다른 에너지로 전환 되었다(위치 에너지로 전환되었다)
 
위치에너지로 전환되었다.
|네, 훌륭한 대답이네요~
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|중력이 끌어당기는 힘과 물체에 가한 일의 양이 같아서 서로 상쇄되었다.
|
 
중력과 부딪혀 사라짐
|상쇄되면 내가 한 일이 없어지나요??
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|일을 안했다.
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|이동방향이 옆이었다면 일을 안했다고 봐도 되는데, 힘의방향과 이동방향이 같아서 일을 했어요!
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! colspan="2" |위 문제에서 들어올린 물체를 떨어뜨린다고 생각해 보자. 물체의 속력은 떨어지면서 어떻게 변하는가?
! colspan="2" |위 문제에서 들어올린 물체를 떨어뜨린다고 생각해 보자. 물체의 속력은 떨어지면서 어떻게 변하는가?
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!선생님코멘트
!선생님코멘트
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|일정한 속도로 증가한다, 점점 뻘라진다. 가속, 빨라진다
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|변하지 않는다.
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|높은 곳에서 떨어진 물체일수록 더 빠르지 않나요;;?
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!선생님코멘트
!선생님코멘트
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|2배
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|20J만큼이 필요하다는 건가요? 그렇다면, 매번 물체를 위로 들어올리면 2배의 에너지로 돌려받을 수 있겠네요! 그렇게 되면 무한동력이 가능할듯!
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|98J
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|아, 일에 9.8을 곱한건가요;;;? 이미 10J만큼의 일 안에 중력가속도가 포함되어 있어요~
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|10J
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|네, 해준 일만큼 다시 되돌아 나옵니다.
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! colspan="2" |10N무게의 물체를 10m만큼 높이의 선반에 올려두었다. 이때 해준 일의 양은 얼마인가?
! colspan="2" |10N무게의 물체를 10m만큼 높이의 선반에 올려두었다. 이때 해준 일의 양은 얼마인가?
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!선생님코멘트
!선생님코멘트
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|980J
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|이미 10N 안에 9.8이 곱해진 상태이기 때문에 다시 곱해주지 않아도 돼요~
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|100J
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|훌륭.
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!선생님코멘트
!선생님코멘트
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|중력
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|네, 중력이 물체를 당기니까, 그 힘*이동거리 만큼 일을 하죠!
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|1km 상공, 구름,
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|상공?? 공간 자체로부터 에너지를 얻었다고 생각했군요!
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|지면, 땅
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|땅으로부터 힘을 받는다. 땅이 지구를 의미한다면 틀린 말은 아니에요! 지구가 물체를 당기니까!
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|}
|}

2021년 3월 30일 (화) 07:12 판





틀:15개정 과학 중3 단원 보기

배우는 이유

흥미적

이유

출발질문(마지막까지 학습한 후에 대답해보세요~)

  1. 복습) 무게가 10N인 물체를 1m 들어올렸다. 이 때 한 일은 얼마일까?
  2. 물체에 일을 해주면 결과적으로 물체의 속력이 변해야 한다. 그런데, 중력과 반대되게 일을 해주면 일을 해주었음에도 물체의 운동상태가 변하지는 않는다. 내가 한 일은 어디로 갔을까?
  3. 위 문제에서 들어올린 물체를 떨어뜨린다고 생각해 보자. 물체의 속력은 떨어지면서 어떻게 변하는가?
  4. 10J만큼의 일을 해줘서 위로 들어올린 물체를 떨어뜨려 지면에서 받는다고 할 때 이 물체를 멈추기 위해 필요한 일은 대강 어느정도일까?
직업적

이유

  • 모든 역학, 공학의 기초.
  • 각종 무예, 무술의 기반.(유도)
학문적

이유

이거 정말 어려움.. 제대로 이해하려면 미분,적분도 할 줄 알아야 한다. 일단 개념만 익히고 넘어가자~
  • 퍼텐셜 에너지를 이해하는 기초.
  • 계산을 엄청나게 단순하게 만들어준다.
너희들은?

도입

학습


영상

위치에너지 다루기 요약
위치에너지 측정실험


수업요약

개념 설명
에너지 일을 할 수 있는 능력.

일반적으로 외부로부터 일을 받아 얻는다.

일과 에너지 일과 에너지는 서로에게 전달된다. 즉, 일을 통해 종류가 다른 에너지라 할지라도 서로 교환할 수 있다.

ex) 댐에서 물이 떨어지는 위치에너지를 전기에너지로 바꾸어 사용하는 것.

위치에너지 중력에 한 일 만큼 위치에너지로 저장된다.

위치에너지 = 중력의크기 * 올라간높이 = 9.8m * h = mgh

기준이 되는 h는 상황에 따라 정한다.(상황에 따라 위치에너지가 음수가 될 수도 있다. 중요한 것은 변화량!)

자주 하는 실수
실수 설명
에너지는 힘과 같다? 힘과 다른 개념입니다.


전개질문

  1. 10N무게의 물체를 10m만큼 높이의 선반에 올려두었다. 이때 해준 일의 양은 얼마인가?

도착질문

  1. 전시간 문제) 빗방울의 무게는 1N이라고 하자. 이 빗방울이 1km 상공에서 공기저항없이 떨어진다면 땅에 도착했을 때까지 빗방울이 받은 일은 얼마나 될까? 위 문제에서 물방울이 받은 일은 어디로부터 받은 걸까?
  2. 공기저항이 없는 3m 높이에서 무게가 1N인 테니스공을 떨어뜨린다면, 0m에서 공을 멈추기 위해 해야 하는 일의 양은?(2반 채준석의 문제)

학생들의 질문

분류하지 않은 질문

분류 질문 대답
개념 달에서 위치에너지를 계산할려면 9.8대신 다른 수를 곱해야 하나요? 네. 질량에 다른 상수를 곱해주어야 무게를 구할 수 있어요.
빗방울 문제에서 가속은 생각하지 않나요? 빗방울은 계속 가속하죠. 이게 일과 에너지의 강력한 힘이에요. 굳이 가속도를 이용하여 계산하지 않더라도 '일'을 통해서 파괴력을 알 수 있어요.
위치에너지를 구할때 왜 9.8을 곱하나요? 1학년 때 한 건데, 질량에 9.8m/s^2을 곱해야 지구에서의 무게가 되요.
왜 9.8인가요. 만유인력 때문에 가속하잖아요? 중력은 행성의 질량에 따라 달라지고. 지구의 질량과 반지름 때문에 9.8이라는 숫자로 결정되요. 고등학생이 되면 지표면에서의 중력가속도를 구하게 될거에요~
질량을 N이고 높이나 거리는 M로 해야되죠?? 아니요! 질량은 kg 단위에요!
위치에너지는 누가 만든건가요 글쎄요;; 상당히 많은 개념들이 엮인 거라... 조사해오면 세특에 써줄게요~
이해가 안되는게 맞는 건가요? 네, 굉장히 추상적인 개념이라 이해하기 힘든 게 맞아요. 단, 하나씩만 기억하면 되요. 위치에너지는 mgh.
위치에너지가 실제에서 어떤식으로 쓰이나요. 롤러코스터에서 일정 높이만큼 내려왔을 때 속도를 계산하여 안전성을 보장할 수 있겠죠.

공사장에서 철골을 일정 깊이만큼 박으려면 어느 정도 높이에서 얼마만큼의 질량을 떨어뜨려야 하는지 알 수 있을거구요.

어떤 물체에 무게가 3배, 위치 에너지가 2배가 되면 일의 양은 5배가 아니라 6배가 되는 것이죠? 아뇨, 높이가 일정하고 무게만 달라진다면 무게에 비례해요. 위치에너지는 mgh라고 쓴다고 위에 써뒀습니다. 질량에 비례합니다.
들어 올리는 일을 하면 에너지가 그 물체에 전환되는데 에너지가 다 전환되는 건가요. 해준 일 만큼요.
호기심 지구보다 질량이 큰 행성이 인력에 의하여 지구를 끌어 당길 수 있나요? 그리고 그것도 낙하 운동에 속하나요? 네, 당길 수 있죠. 그 행성 입장에서 보면 지구의 낙하운동이라 보이겠죠.
일은 누가 발견했나요 조사해오면 세특에 써드림.
기타 이런문제는 선생님이 직접 만드시는 건가요? 네; 제가 만들어서 허접해요;


더 나아가기

교과 내용이 너무 쉬워서 더 공부하고 싶은 사람들은 보세요~

  1. 일의 단위가 되는 줄의 업적, 그가 했던 실험들을 조사해서 선생님께 알려주면 세특에 기입해줄게요~


보기 전에 먼저 생각해보세요~


수업 후, 흥미로운 것

시간이 남을 때에만 보세요~

활과 화살의 과학(탄성위치에너지)


[넌센스] 마녀가 하늘 높이 올라가면???

위치에너지의 위력

https://i.imgur.com/MvtTE8w.mp4

쥐덫의 과학(탄성위치에너지)

답

복습) 무게가 10N인 물체를 1m 들어올렸다. 이 때 한 일은 얼마일까?
답변 선생님코멘트
1j ??? 어떻게 계산한거지;';?
10J 모범답안.
2 ??
물체에 일을 해주면 결과적으로 물체의 속력이 변해야 한다. 그런데, 중력과 반대되게 일을 해주면 일을 해주었음에도 물체의 운동상태가 변하지는 않는다. 내가 한 일은 어디로 갔을까?
답변 선생님코멘트
공기중으로 오, 좋은 발상.
없어지거나 생성되지 않고 다른 에너지로 전환 되었다(위치 에너지로 전환되었다)

위치에너지로 전환되었다.

네, 훌륭한 대답이네요~
중력이 끌어당기는 힘과 물체에 가한 일의 양이 같아서 서로 상쇄되었다.

중력과 부딪혀 사라짐

상쇄되면 내가 한 일이 없어지나요??
일을 안했다. 이동방향이 옆이었다면 일을 안했다고 봐도 되는데, 힘의방향과 이동방향이 같아서 일을 했어요!
위 문제에서 들어올린 물체를 떨어뜨린다고 생각해 보자. 물체의 속력은 떨어지면서 어떻게 변하는가?
답변 선생님코멘트
일정한 속도로 증가한다, 점점 뻘라진다. 가속, 빨라진다
변하지 않는다. 높은 곳에서 떨어진 물체일수록 더 빠르지 않나요;;?
10J만큼의 일을 해줘서 위로 들어올린 물체를 떨어뜨려 지면에서 받는다고 할 때 이 물체를 멈추기 위해 필요한 일은 대강 어느정도일까?
답변 선생님코멘트
2배 20J만큼이 필요하다는 건가요? 그렇다면, 매번 물체를 위로 들어올리면 2배의 에너지로 돌려받을 수 있겠네요! 그렇게 되면 무한동력이 가능할듯!
98J 아, 일에 9.8을 곱한건가요;;;? 이미 10J만큼의 일 안에 중력가속도가 포함되어 있어요~
10J 네, 해준 일만큼 다시 되돌아 나옵니다.
10N무게의 물체를 10m만큼 높이의 선반에 올려두었다. 이때 해준 일의 양은 얼마인가?
답변 선생님코멘트
980J 이미 10N 안에 9.8이 곱해진 상태이기 때문에 다시 곱해주지 않아도 돼요~
100J 훌륭.
전시간 문제) 빗방울의 무게는 1N이라고 하자. 이 빗방울이 1km 상공에서 공기저항없이 떨어진다면 땅에 도착했을 때까지 빗방울이 받은 일은 얼마나 될까?

위 문제에서 물방울이 받은 일은 어디로부터 받은 걸까?

답변 선생님코멘트
중력 네, 중력이 물체를 당기니까, 그 힘*이동거리 만큼 일을 하죠!
1km 상공, 구름, 상공?? 공간 자체로부터 에너지를 얻었다고 생각했군요!
지면, 땅 땅으로부터 힘을 받는다. 땅이 지구를 의미한다면 틀린 말은 아니에요! 지구가 물체를 당기니까!
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