정보통신공학과 일반물리학 제1주

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정보통신공학과 일반물리학 제1주

강의 소개, 단위, 물리량 그리고 벡터 컴퓨터응용과학부 2011년 봄학기 담당교수 : 이형원 E304호, [email protected]

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강의소개



담당교수 : 컴퓨터응용과학부 이형원



교재 : 대학물리학, Young &

Freedman 원저, 북스힐



강의시간 : 화요일 7,8교시



평가방법

◦

네 번의 필기 시험 : 총 90%

 1,3차 시험 : 각 15%

 중간, 기말고사 : 각 30%

◦

출석 : 총 10%

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선수지식(Prerequisites)



고등학교 수학(High school

Mathematics)

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참고자료(References)



일반수학(Mathematics)

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강의자료



http://socas.inje.ac.kr -> 자료실 ->

일반자료실

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진행 계획

 제1주 : 강의소개, 단위, 물리량 그리고 벡터 (3월8일 수업)

 제2주 : 직선운동, 2차원과 3차원에서의 운동 (3월 15일 수업)

 제3주 : 뉴턴의 운동법칙, 뉴턴운동법칙의 응 용(3월 22일 수업)

 제4주 : 1차 필기 시험(3월 29일 시험)

 제5주 : 일과 운동에너지(4월 5일 수업)

 제6주 : 위치에너지와 에너지 보존(4월 12일 수업)

 제7주 : 운동량과 충격량(4월 19일 수업)

 제8주 : 중간 필기 시험(4월 26일 시험)

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진행계획(계속)

 제9주 : 강체의 회전, 회전 동역학(4월 30일 수업)

 제10주 : 평형과 탄성, 중력(5월 3일 수업)

 제11주 : 주기 운동, 유체 역학(5월 7일 수업)

 제12주 : 3차 필기 시험(5월 17일 시험)

 제13주 : 온도와 열, 물질의 열적 성질(5월 24 일 수업)

 제14주 : 열역학 제1법칙, 열역학 제2법칙(5 월 31일 수업)

 제15주 : 역학적인 파동, 파동의 간섭과 기준 방식, 소리와 듣기(6월 7일 수업)

 제16주 : 기말필기 시험(6월 14일 시험)

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단위, 물리량 그리고 벡터

 서론

 물리학의 본질

 이상적인 모형(Model)

 표준과 단위

 단위의 일관성과 변환

 불확정성과 유효숫자

 어림셈과 크기의 정도

 벡터와 벡터의 덧셈

 벡터의 성분

 단위 벡터

 벡터의 곱셈

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단위, 물리량 그리고 벡터



왜 물리학을 공부하는가?



자연현상을 어떻게 표현하는가?

(10)

서론



왜 물리학을 공부하는가?

◦

과학과 공학의 근간이다.

◦

자연현상의 원리를 이해하고자 한다.

정보통신공학

전자기학

나노공학

고체물리학

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물리학의 본질



물리학은 실험과학이다.

◦

실험을 통하여 원리를 찾아낸다.

Observations

Fundamental law

Experiment Comparison

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이상적인 모형



복잡한 물리적인 계를 단순화시킨 것

◦

사소한 효과 무시(공기 저항)

◦

지나친 단순화 금지(중력 효과)

입자(particle): 크기는 없고 질량만 가진 대 상

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표준과 단위



물리량(physical quantity)

◦

물리현상을 양적으로 기술하기 위하여 사 용되는 숫자



조작적 정의(operational definition)

◦

물리량을 측정하는 방법을 제시하여 정의

◦

길이, 시간, 질량



이론적 정의(theoretical definition)

◦

다른 양으로부터 어떻게 계산하는 지를 정 의

◦

속도, 가속도

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측정의 의미



정해진 표준과 비교한 결과

1.0 0.6

1.6m

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단위계



국제시스템(International System)

◦

SI(Systeme International)

◦

기준은 변하지 않아야 한다.

◦

기준은 쉽게 재현할 수 있어야 한다.



역학의 기본물리량

◦

시간(time, T)

◦

길이(length, L)

◦

질량(mass, M)

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시간(time, s)



1889-1967

◦

1900년 1년의 31,556,925.9747분의 1



1967

◦

세슘133 원자의 가장 낮은 두 상태의 전이

◦

9,192,631,770번 진동하는 데 걸리는 시 간

(17)

길이(length, m)



1791-1960

◦

북극에서 적도까지 자오선의 1천만분의 1



1960-1983

◦

크립톤-86 원자에서 방출하는 빛의 파장 의 1,650,763.73 배



1983

◦

빛이 진공에서 1⁄299,792,458 초동안 진 행한 거리

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길이 표준의 변화(wikipedia)

(19)

질량(mass, kg)



백금-이리듐 합금으로 된 봉

(20)

접두사(prefix)

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영국단위계



1인치=2.54cm



1파운드 = 4.448221615260 N

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단위의 일관성과 변환



(23)

불확정성과 유효숫자



(24)

버니어캘리퍼스(vernier calipers)

(25)

마이크로미터(micrometer)

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유효숫자(significant figure)



(27)

어림셈과 크기의 정도



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벡터(vector)와 스칼라(scalar)



스칼라(scalar)

◦

단위를 가진 하나의 수로 기술할 수 있는 물리량

◦

시간, 온도, 길이, 질량, 밀도, 전하



벡터(vector)

◦

크기 뿐만 아니라 방향을 갖고 있는 물리 량

◦

변위(displacement), 속도, 힘, 토오크

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벡터의 표기



(30)

벡터의 덧셈



(31)

벡터의 덧셈



결합법칙 성립

(32)

벡터의 뺄셈



음 벡터의 합

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벡터의 성분



(34)

덧셈의 성분 표시

(35)

단위 벡터



(36)

단위벡터를 이용한 덧셈



(37)

스칼라 곱(도트 곱)



(38)

스칼라 곱 계산



(39)

벡터 곱(크로스 곱)



(40)

벡터곱 계산



(41)

벡터 곱 계산(계속)



y x

z x

z y

x

z y

x B B

A k A

B B

A j A

B B

A i A

B B

B

A A

A

k j

i B

A ˆ ˆ ˆ

ˆ ˆ ˆ







 



   



^A ^B ^A ^B



ⁱ

^

^A ^B ^A ^B

^

^j



^A ^B ^A ^B



^k

k B j

B i

B k

A j

A i

A B

A

x y y

x z

x x

z y

z z

y

z y

x z

y x

ˆ ˆ ˆ

ˆ ˆ ˆ ˆ

ˆ ˆ





















 

