물리학개론

물리학의 정의 : 물리학이란 물질의 무기적인 운동형태를 연구하는 과학으로 작게는 물질의 극미 세계부터 크게는 우주에 미치는 광범위한 영역에 걸쳐 정비된 기초 과학을 말한다.

물리학은 순수과학적 의미보다는 응용과학 으로서 오늘날 전기, 전자, 통신, 건축, 토목 등 헤아릴 수 없을 만큼 방대한 분야에 접목되고 있다.

물리학에서 힘의 모멘트라고 들어 보았는가. 힘의 모멘트란 크기가 있는 물체에 작용점이 다른 여러 힘이 작용하면 그 물체는 직선으로 나아가는 운동을 하기도 하지만 회전 운동을 하는 경우를 힘의 모멘트라 한다.

힘의 모멘트의 방향은 벡터량으로 그 방향은 시계 방향과 반시계 반향이 있다. 그 중 어느 한 반향을 (+)로 하면 그 반대쪽은 (-)로 된다.

힘의 모멘트의 평형은 회전할 수 있는 물체에 작용하는 두 힘 F1,F2가 작용하여 물체가 회전하지 않는다면 힘의 모멘트는 평형을 이룬다고 한다

평형의 제1조건

한 물체가 여러 힘의 작용을 받았을 때 이들 힘을 두 개의 힘으로 줄일 수 있었다. 이 물체가 평형상태에 있으면 이들 힘은 이미 설명한 바와 같이 크기가 같고 방향이 반대이어야한다. 그러므로 물체에 작용하는 모든 힘을 x축과 y축으로 분해하였을 때에 힘의 x성분의 합과 y성분의 합이 모두 0이어야 한다. 

평형의 제2조건

힘 F1과F2의 작용을 받고 있는 물체가 평형상태에 있으면 F1과F2의 크기는 같고 방향이 반대이며 같은 작용선 위에 있어야 한다. 따라서 이들 힘은 길이 r인 같은 모멘트의 팔을 가지므로, 점 O에 대한 두 힘의 모멘트는 크기가 같고 부호는 반대이다. 그러므로 임의의 축에 대한 이들 힘의 모멘트의 합이 0이어야 한다.

관성 모멘트

질점 운동은 질량만 있고 크기가 없다고 생각되는 것이며 질점 운동이란 회전 운동이나 진동운동이 없을 때의 물체의 운동인데 입자계의 운동 에너지는 각 입자의 운동 에너지의 합이 된다.

관성 모멘트는 회전 상태를 계속 유지하고자 하는 성질의 대소를 말한다. 관성 모멘트는 회전 반경이 클수록, 질량이 클수록 힘이 크게 작용하고 처음 돌리는데도 많은 힘이 작용한다

 

" 물리학 기초 단어 정리 "

1) 탄성 : 물체에 힘을 가했을 때 모양이 변하지만 외력을 없애주면 원래의 모양으로 되돌아가는 성질

2) 소성 : 외력을 없애주어도 원래의 모양 또는 크기로 되돌아가지 않고 변형된 채로 남아있는 성질

3) 부력 : 윗면에서 받는 압력보다 아레에서 받는 압력이 크므로 중력과 반대 방향인 연직 성분의 힘이 생기는 힘

4) 관성 : 운동 상태를 계속 유지하려는 성질이 있는 것

5) 중력 : 지구상의 물체와 지구 사이에 작용하는 만유 인력이 물체에 작용하는 중력

!!! 이번에는 물리학의 기본이 되는 법칙을 설명해 보겠다 !!!

 

 

 

 

 

 

" 만유 인력의 법칙 " 물리를 공부한다면 꼭 알아두면 좋은 법칙이다.

케플러의 제 1 법칙에 의하면 행성은 타원 운동을 하지만 타원이라도 거의 원에 가깝다. 따라서, 뉴턴은 행성의 운동을 등속 원운동 하는 것으로 생각하여 행성에 작용하는 힘을 다음과 같이 유도하였다.

두 물체들 사이에 작용하는 만유 인력의 크기 F는 각 물체의 질량 M,m의 곱에 비례하고 두 물체 사이의 R의 제곱에 반비례한다. 이것을 만유 인력의 법칙이라고 한다.

" 훅의 법칙 " 용수철이나 고무줄과 같은 탄성체에 힘이 작용할 때 어느 범위 내에서 늘어난 길이는 가해진 힘의 크기에 비례한다. 이 때 비례 관계가 성립하는 변형의 촤대 범위가 탄성 한계이다. 가한 힘의 크기를 F, 이 힘으로 생긴 변형을 x라고 하면 이 관계를 훅의 법칙 이라고 한다. 

" 열 역학의 법칙 "  열역학 제1법칙은 외부에서 물체에 가해 준 열량을 Q, 외부에서 물체에 해준 일의 양을 W라 하면, 내부 에너지의 증가량은 AU인 관계가 성립한다. 이것을 열에너지를 포함하는 에너지 보존 법칙으로 열역학 제1법칙 이라 한다.

열역학 제2법칙은 '가역 변화' '비가역 변화' 로 나누어지며 가역 변화는 외부에 어떤 변화도 남기지 않고 원래의 상태로 되돌아 갈 수 있는 변화를 가역 변화라고 한다 비가역 변화는 어떤 현상이 한쪽 방향으로는 저절로 일어나지만 외부로부터 영향을 받지 않고는 다시 처음 상태로 되돌아갈 수 없는 현상을 말한다.