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빛(light): 복사에너지(복사하는 에너지의 형태), 전자기파의 일종으로 광원에서 관측자에게로 에너지를 전달하기도 한다. - 물리학에서 빛은 모든 종류의 전자기파를 의미한다. · 고전물리학에서 빛은 전자기파로 매질 없이 전파된다. · 그러나 양자물리학에서 빛은 파동 뿐만 아니라 입자로서의 이중성 또한 갖는 대상이다. ⇒ 식물은 태양빛에 의해 전달된 에너지를 광합성(photosynthesis)을 통해 화학에너지(chemical energy)로 전환한다. · 현대 사회에서 우리는 정보를 빛의 형태로 송수신한다. Fig 1. 광합성은 빛에너지를 화학에너지로 전환하고 물을 광분해하여 산소 기체를 방출하며, 이산화탄소를 탄수화물에 고정시킨다. 빛과 관련한 대표적인 현상은 다음과 같다. 1. 산란(scatteri..

줄의 사인형 파동 - 줄에서 각 요소는 y-으로 단조화 운동을 한다. ⇒ 줄의 각 부분을 단순조화 진동자로 취급할 수 있다. cf. 단, 줄의 요소들은 항상 수직선상에서만 진동한다. · 횡속력(transverse speed): v_y, 파동의 속력 와 반드시 구분하여 사용한다. ​ PROOF. 사인형 파동의 미분 물리량: 횡속력, 횡가속도 횡속력 v_y과 횡가속도 a_y는 파수와 각진동수로 나타낸 파동함수 식을 시간에 대해 미분함으로써 각각을 구할 수 있다. ​ 횡속력 ​ 횡속력 ■ ​ 횡가속도 ​ 횡가속도 ■ ​ 위 두 식에서 y는 x와 t의 복합함수이기 때문에, 일반적인 미분기호 d 대신 편미분 기호(∂)를 사용했다. ​ 횡속력과 횡가속도의 최대크기는 다음과 같다. - 최대 횡속력: v_y, max=..

음향(acoustic)이란 무엇인가? - 그리스어 ‘듣다(akouein)’에서 유래한 단어로, 기계적 진동에 의한 음파 효과 및 음질을 가리킴 - 음향학(acoustics): 물질입자의 진동에 의해 파동에너지가 발생할 때, 전달, 수신 등의 모든 물리적 현상을 연구하는 물리학의 세부분야 - 음향기기(acoustic apparatus): 음파를 전기적 신호로 변환하여, 전송, 기록, 재생하는 장치 - 음향기기에는 음원, 앰프, 필터, 스피커 등이 있고, 실내외 음향 공간을 포함하는 모든 시스템을 음향 시스템(acoustic system)이라 한다. 소리의 구성 ① 음(tone): 단일 주파수(진동수) 만을 갖는 정현파(sinusoidal function; 삼각함수로 표현가능한 신호) ② 조성(tonalit..

선팽창 Linear Expansion 선팽창: 섭씨 100도씨에서의 변화 내에서, 온도 변화가 그리 크지 않다는 가정 하에 증가한 길이 ΔL은 늘어난 섭씨 온도에 비례한다. "Linear expansion means change in one dimension as opposed to change in volume." Linear Expansion ​ ■ 선팽창 계수(coefficient of linear expansion): 물질의 열팽창 성질을 기술하는 계수로 물질마다 다르다. 단위는 역 켈빈온도를 주로 쓴다. - 선팽창 계수가 클수록 온도변화량에 따른 물체의 변화길이가 크다. - 오른쪽 식은 차분이 아닌 미분형태로 고친 식이다. 대표사진 삭제 표 1. 물체에 따른 선팽창 계수의 차이 [참고: Univ..

온도와 함께 변하는 물리량 열적 현상의 정량적 수치인 온도는 다음과 같이 정의한다. - 온도(temperature): 온도 눈금에 근거한 뜨거움 또는 차가움의 정도(scale) - 단위: 켈빈[K] (SI 단위) - 실생활 단위로는 섭씨 온도 또는 화씨 온도를 사용한다. - 기호: T 열적 현상은 온도의 변화를 반드시 수반하는데, 이를 정량적으로 관측할 수 있게 하는 물리량은 크게 다음과 같다. 1. 금속 막대의 길이(length of a steel rod) 2. 증기압(vapor pressure) 3. 전선의 전도능력(conductivity) 4. 달궈진 물체의 색깔(colour) 선팽창 Linear Expansion 선팽창: 섭씨 100도씨의 변화 내(內), 온도 변화가 크지 않는 조건에서 증가한 길..

열역학(thermodynamics): 에너지와 열, 그리고 일을 다루는 물리학의 한 분야 - 화학에서 열역학은 엔트로피(entropy)와 과정의 자발성(자발적 과정, spontaneous process)까지 포함한다. ① 엔트로피(entropy, 독일어: entropie): 열역학적 계에서 일로 변환할 수 없는 에너지의 흐름, 상태함수의 특성을 지닌다. · 엔트로피는 온도의 함수로 주어진 열이 일로 전환될 수 있는 가능성을 나타낸다. · 엔트로피가 최대일 때, 열이 일로 전환될 가능성은 최소가 된다. 반면, 엔트로피가 최소일 때 열에너지가 일로 전환될 수 있는 가능성은 최대가 된다. ​ ② 자발적 과정: 계의 외부로부터 에너지의 공급 없이, 특정 조건 하에서 스스로 발생, 변화하는 과정 · 자연계의 자발..

힘(force): 물체들 사이 또는 물체와 주변환경 사이의 상호작용을 기술하는 물리량으로, 상호작용의 결과는 (1)물체의 모양 변형 또는 (2)운동 상태의 변화이다. - 운동하는 물체의 운동 방향 또는 빠르기를 변화시키는 요인이다. - 힘은 벡터량이다. · 두 힘을 합쳐 하나의 힘으로 나타낼 수 있고, 또한 하나의 힘을 두 개의 힘으로 분리할 수 있다. · 벡터는 평행이동이 가능하므로, 직교 좌표계에서 방향과 크기를 변화시키지 않고 평행이동시켜 계산할 수 있다. - 힘의 단위 · MKS 단위계: MKS 단위계에서 힘의 단위인 1뉴턴(Newton, [N])의 정의는 다음과 같다. ​ 1[N] ■ · CGS 단위계: CGS 단위계에서 힘의 단위인 1다인(dyne, [dyn])의 정의는 다음과 같다. ​ 1[..

힘의 개념 동역학(dynamics): 물체의 운동에 영향을 주는 원인인 힘(force)과 질량(mass)에 대한 역학의 세부분야 - 물체의 성질 및 운동의 원인을 문제의 운동과 연관 지어 설명 - dynamics는 주로 불평등한(unequal) 힘에 의해 발생되는 운동의 변화 관계를 연구 - 단, 힘이 항상 운동을 유발시키는 것은 아니다. e.g. 의자에 앉아있을 때 우리는 중력과 수직항력을 동시에 받음으로써 정지 상태(정지한 운동 상태)를 가진다. - 동역학의 구분 · 운동학(kinematics): 운동의 수학적 표현을 다룬 dynamics의 세부 분야 · 운동역학(kinetics): 운동을 발생시키는 힘과 관련하여 고전역학의 물리법칙을 다룸 - 운동역학의 주요한 해석 방법은 다음과 같다. ① 힘-질량..

물리학에서 첫 번째로 다루는 가장 기초적인 학습 내용은 운동학(kinematics)으로 변화하는 세계의 움직이는 물체를 표현하고, 이 물체가 앞으로 어떻게 움직일 지를 예측하는 데 매우 큰 도움이 된다. 운동을 이해하기 위해 우리는 운동의 원인에 관계없이 먼저 시간과 공간의 개념을 활용해 운동을 기술하는 법을 익힐 것이다. Kinematics is a branch of classical mechanics that describes the motion of points, bodies, and systems of bodies(groups of objects) without considering the forces. Edmund Taylor Whittaker (1904). A Treatise on the An..

물리학의 역사에서 뉴턴 이전의 고전역학은 물체의 운동량(momentum)의 원시적 개념인 임페투스(impetus)를 통해 확인할 수 있다. - 임페투스는 각 질량에 대해 (질량)×(속력)으로 계산한다. cf. 운동량과 수식은 같지만, 현대의 운동량이 벡터량으로 운동방향을 내포한 값이라면, 임페투스는 운동의 단순한 크기 값에 가깝다. ​ 아리스토텔레스와 이븐 시나의 운동학 Aristotle, 384 BC - 322 BC 고대 그리스의 대철학자 아리스토텔레스(Aristotle, 384 BC - 322 BC)는 물체의 운동 양상을 반복된 관찰을 통해 정리한 최초의 학자로, 다음과 같은 내용을 정리했다. 1. 자연은 진공 상태를 싫어한다. 물체의 운동에 공기는 매질로 작용한다. - 아리스토텔레스의 관점에 따르면..