고급물리:회전운동과 운동법칙
이 틀은 틀:현재 교육과정:고급물리에서 관리한다. 틀:15개정 고급물리
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배우는 이유
흥미적
이유 |
출발질문(마지막까지 학습한 후에 대답해보세요~)
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직업적
이유 |
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학문적
이유 |
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너희들은? | |
배워야 할 것 |
도입
학습
영상
실험 | 영상 |
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수업요약
회전운동학
개념 | 설명 |
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각변위 | 회전의 정도는 물체가 회전하는 각도로 표현한다.
시계 반대방향으로 커지며, 각도는 움직인 거리를 회전반경으로 나눈 형태이다. 다양한 방향으로의 회전이 가능한데, 회전의 방향은 회전경로를 네 손가락으로 감쌀 때 엄지손가락이 향하는 방향으로, 회전축과 겹쳐진다. |
각속도 | 단위시간당 각도가 얼마나 변하는가. |
각가속도 | 단위시간당 각속도가 얼마나 변하는가. |
선변수와 각변수의 관계(병진운동과의 관련성)
개념 | 설명 |
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변위와 각변위 | 이동거리는 변위에 반지름을 더해준 값이다.
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속도와 각속도 | |
가속도와 각가속도 |
유의. 여기에서 말하는 각가속도는 물체의 접선방향의 가속도만 나타낼 뿐, 실제 가속도는 이 가속도에 수직한 구심가속도도 고려해주어야 한다. |
선변수와 각변수의 유사성
병진운동(직선운동) | 회전운동 | |||
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시간당 변화 | ||||
변화량 |
회전의 근원
회전을 만드는 것은 무엇일까? 그리고 이로 인해 만들어지는 것들은 선변수와 어떤 차이가 있을까?
개념 | 설명 |
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토크 | 아르키메데스 이후, 기본적으로 회전을 만드는 원인이 힘과 축으로부터의 거리에 비례한다는 것은 알고 있다.
로 정의된다. |
회전관성 | 원운동을 하는 경우, 형태이다. 이는 로 변형할 수 있다.
alpha는 가속을 나타내는 문자이고, 나머지 은 관성에 해당하는 부분으로 볼 수 있다. 팔을 벌리거나, 외줄타기에서 봉을 들고 타는 것과 관련이 있다. |
각운동량 | F는 운동량의 변화를 만들어낸다. 회전의 근원은 운동량의 변화에 r을 크로스곱한 형태로 만들어지는데, 다음과 같이 쓸 수 있다.
힘이 만드는 것이 운동량의 변화라면, 회전력이 만드는 것은 각운동량의 변화라 할 수 있고 각운동량은 운동량에 r을 크로스곱한 형태가 된다. 운동량과 동일하게 항상 보존되려는 성질이 있다.(피겨스케이팅, 태권도, 권투 등) |
한 일 | 이미 자체가 일의 단위와 차원이 같다. 회전하는 물체에 가해주는 일은 로 표현한다. |
일률 | |
회전운동에너지 | 회전하고 있는 물체의 운동에너지는 이를 구성하는 입자의 운동에너지를 모두 합하면 되리라 생각된다.
각 입자의 운동에너지는 이때 모든 입자에서 omega값은 같고, 이 합은 물체의 회전관성과 같아 로 표현할 수 있다. |
세차운동(축돌기 운동)
회전축 자체가 회전하는 것을 세차운동이라 부른다.
돌고 있는 팽이엔 중력으로 인해 만큼의 회전력이 지면과 평행하게 가해진다. 멈춰있는 경우라면 팽이가 각운동량을 만들며 넘어지겠지만,
전개질문
- 각각의 회전관성을 증명하는 연습을 해보세요.(따로 검사는 안함. 설문엔 아무말이나 쓰세요.)
도착질문
- 또 어떤 물체의 질량중심을 알아보면 좋을까??
학생들의 질문
분류하지 않은 질문
분류 | 질문 | 대답 |
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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~
남녀 걸음걸이의 차이. 여성은 골반의 폭이 커 다리의 회전력을 더 크게 받는다.
답
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 |
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 | |
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열팽창의 예시를 찾아보라 지시했을 때 여타 학생들이 교과서에서 안내되는 예시를 답하는 반면, 독자적인 조사로 참신한 답을 찾아내는 의욕과 성실함을 갖춤. |