6. 에너지와 에너지 전달

(1)

6. 에너지와 에너지 전달

(1) 일정한 힘이 행하는 일(work)

일: 스칼라 량

중력 mg, 수직력 n에 의하여 행하여지는 일은 없다.

일의 단위: Joule = N·m = kg·m²/s²

(2)

James Prescott Joule (1818 ~ 1889) England

Student of Dalton

John Dalton (1766~1844) England

atomic theory

1 calorie = 4.185 Joule

(3)

사람이 상자의 무게 mg와 같은

크기의 힘으로 상자를 들어올릴때 (i) 수직변위(h) 동안 사람이 상자에 행한 일

(ii) 중력이 상자에 행한 일

(iii) 상자에 작용하는 모든 힘이 행한 일

(4)

(2) 변화하는 힘이 행하는 일

W ₁ » F D x

®

전체 일(알짜 일)

삼차원

(5)

W_net > 0 W_net < 0 W_net = 0

(6)

* 용수철이 행한 일

용수철의 복원력(restoring force)

F

_s = -

kx

(Hooke’s law)

복원력이 행한 일 (-x_max to 0)

복원력이 행한 일 (x_i to x_f)

(7)

Robert Hooke (1635~1703) England

Issac Newton

(1642~1727)

England

(8)

(3) 운동에너지와 일 – 운동에너지 정리

Using

®

운동에너지 정의

®

: 일-운동에너지 정리

(9)

중력 mg, 수직력 n은 변위에 수직하므로 행하는 일은 없다

® get v_f

운동마찰력을 포함하는 경우:

(10)

(4) 고립되지 않은 계

일은 계와 그 주위환경 사이에 에너지를 전달하는 역할을 한다

마찰력에 의한 일 ®

탁자의 온도 증가 (내부에너지 증가) : 에너지가 계의 경계를 넘어서 외부로

전달됨

(11)

(5) 일률(power) - 일의 시간 비율 - 단위: Watt = J/s

(평균 일률)

(순간 일률)

(삼차원에서는

P F

r

v

r )

·

=

(12)

가. 일(work)의 정의

한 물체에 일정한 힘 를 가하여 그 위치가 만큼 변화하였다면 가 행한 일 W는

W F

r

s

r 로 정의된다.

·

=

F

r

F

r

s r

일의 단위: J = N·m = kg·m²/s² (스칼라)

(13)

나. 운동 에너지

힘

F

r 에 의하여 한 물체에 행하여진 일은 물체의 운동에너지를 변화시킨다.

* 일차원 등가속 운동

으로부터

: 알짜 힘(net force ) : 알짜 힘이 행한 일(W_tot)

: 운동에너지 ® W_tot = K₂ - K₁= △K

물체에 작용하는 알짜 힘이 행한 일은 물체의 운동에너지 변화와 같다.

: 일-에너지 정리

(14)

다. 변화하는 힘에 의한 일

(15)

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6. 에너지와 에너지 전달