고급물리:퍼텐셜 에너지

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

3. 광학

배우는 이유

흥미적 이유	출발질문(마지막까지 학습한 후에 대답해보세요~) 물체에 일을 해주면 결과적으로 물체의 속력이 변해야 한다. 그런데, 중력과 반대되게 일을 해주면 일을 해주었음에도 물체의 운동 상태가 변하지는 않는다. 내가 한 일은 어디로 갔을까?
직업적 이유	각종 이공계 학문의 기초. 화학, 지구과학, 물리, 생물 등 입자간 충돌과 발생열 등을 다루는 기초도구. 각종 무예, 무술의 기반.(유도)
학문적 이유	운동량과 힘으로 계산하기 어려운 상황에서 계산을 줄여주는 도구. 화학변화에서 나오는 열을 예측하거나, 천체들의 운동을 계산하는 데 유용한 도구.
너희들은?
배워야 할 것

학습

영상

실험	영상

수업요약

퍼텐셜 에너지

특정 계에 일을 했을 때 계 안에 저장되는 에너지.

개념	설명
중력 퍼텐셜 에너지	상황 1. 물체를 위로 들어올릴 때.(사람이 일할 때) 중력이 $-mg$인 중력장 안에서 물체를 들어 $h$만큼 올리는 상황을 생각해 보자. 사람은 중력을 거슬러 $mgh$만큼의 일을 했는데, 물체의 속도는 증가하지 않았다. 이건 어디로 갔을까...? 상황 2. 물체를 위로 던졌을 때.(물체가 일할 때) 중력이 $-mg$인 중력장 안에서 물체를 위로 던지면 $-2gh=v^{2}-v_{0}^{2}$의 형태로 속도가 감소한다. 에너지의 형태로 정리하면 $-mgh={\frac {1}{2}}mv^{2}-{\frac {1}{2}}mv_{0}^{2}$ 이다. 물체가 한 일은 $mgh$이고, 중력이 받은 일도 $mgh$이다. 즉, 물체가 일을 한 만큼 물체의 운동에너지는 감소하고, 한 일은 어디론가 사라졌다 낙하할 때 다시 나타난다. 결론. 중력 외부에서 한 일은 사라져 어딘가에 저장되었다가 다시 한 일 만큼 나타난다. 이 어딘가에 저장되는 에너지를 중력퍼텐셜 에너지라 부른다.
중력 퍼텐셜 에너지 (움직이는 거리가 클 때)	지표면 근처에선 중력을 mg로 근사할 수 있지만, 지표면에서 멀어지는 경우, 중력도 줄어든다. $G{\frac {m_{1}m_{2}}{r^{2}}}$ 꼴로.
운동에너지

일

${\overrightarrow {F}}\cdot {\overrightarrow {s}}$

단계	설명
기원	아마 도르레, 빗면, 지렛대 등에서 사용되는 일의 원리가 일의 기원이 되었을듯.
의미	일을 하면 물체의 속도가 변화하거나, 물체의 위치가 바뀌는 등의 효과가 나타난다. (힘과는 구분되는데, 에너지와 엮이면서 의미가 생긴 경우인 듯)
일-에너지 정리
부록	위와 같은 적분을 선적분이라 한다.

대표적인 형태

구분	설명
중력이 한 일	어떤 물체가 위로 수직상승할 때 중력은 물체에 아랫방향으로 mg만큼의 힘을 가한다. 이동거리는 h라면, 힘과 이동거리는 반대이기 때문에 중력이 한 일은 $-mgh$ 가 된다. 수직한 방향이 아니라 대각선으로 d만큼 이동시킨다면 $-mgd\cos \theta$ 이다. $d\cos \theta =h$ 이므로 중력이 한 일은 높이 변화에만 연관이 있다.
탄성력이 한 일

일의 주고 받음(일-에너지 정리 심화)

이 말장난이 굉장히 헷갈린다;;

상황	수레의 관점	손의 관점
손으로 수레를 민 상황	수레가 양의 일을 받았다. 수레가 음의 일을 했다.	손이 양의 일을 했다. 손이 음의 일을 받았다.
손으로 수레를 멈추는 상황	수레가 음의 일을 받았다. 수레가 양의 일을 했다.	손이 음의 일을 했다. 손이 양의 일을 받았다.

받았다를 '양+'의 개념으로 생각하면 다음과 같이 정리된다.

상황	수레	손
손으로 수레를 민 상황	+	-
손으로 수레를 멈추는 상황	-	+

+면 에너지가 늘어나고, -면 에너지가 감소한다고 생각하면 되겠다.

전개질문

1. $dW={\overrightarrow {F}}\cdot d{\overrightarrow {s}}$ 이 양의 값일 수도, 음의 값일 수도 있다. 양의 값일 때 일어나는 일과 음의 값일 때 일어나는 일을 서술하시오.

도착질문

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

학생들의 질문

분류하지 않은 질문

분류	질문	대답
개념
호기심
기타
헛소리

더 나아가기

교과 내용이 너무 쉬워서 더 공부하고 싶은 사람들은 보세요~

보기 전에 먼저 생각해보세요~

수업 후, 흥미로운 것

시간이 남을 때에만 보세요~

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

남자 다수가 모이면 하는 병신짓. https://www.dogdrip.net/435829635

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.