01 - 1장. 물리량의 측정 1-1 물리량, 표준,...

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Unformatted text preview: 1장. 물리량의 측정 1-1 물리량, 표준, 단위 1. 물리량 •자연현상을 정량적으로 기술하려고 도입한 양 •잴 수 있다 •물리법칙은 물리량들 사이의 관계를 나타내는 수학공식으로 기술 2. 물리량의 정의: 표준화 및 단위 설정 •표준화 - 물리량을 재는 방법 확립 •단위 설정 - 눈금 먹이기 3. 물리량의 종류 •기본량(basic quantities)과 유도량(derived quantities)이 있다 ▸기본량 물리량 길이 질량 시간 전류 열역학적 온도 물질의 양 광도(빛의 밝기) 이름 미터(meter) 킬로그램(kilogram) 초(second) 암페어(ampere) 켈빈(Kelvin) 몰(mole) 칸델라(candela) 기호 m kg s A K mol cd ▸유도량 두 개 이상의 기본량을 함께 재어야 값이 결정되는 양 •기본 물리량 선정 International Bereau of Weights and Measures(1875설립)에서 결정 ▸국제단위계: SI(Le Systeme International d'Unites) 1-2 기본 물리량: 길이, 질량, 시간 (전류, 물질의 양, 광도) 1. 길이 1) 원래의 정의: 1 m = 적도-북극 사이 지구표면길이(★)의 천만분의 1, 1 m 표준원기의 길이 (★읽을거리-1a) 2) 현재(1983-)의 정의: 빛이 진공서 1초에 가는 거리의 299,792,458분의 1 2. 시간 1) 원래의 정의: 1초는 평균태양일의 1/86400 2) 현재의 정의: 세슘원자( Cs 133 )의 정해 진 두 준위 사이에서 흡수/방출 하는 빛 진동주기의 9,192,631,770 배 그림. 세슘원자시계의 사진 그림. 태양일의 시간변화 3. 질량 1) 정의: 표준원기의 질량 (국제도량형국/Paris 보관, Pt-Ir 합금) 2) 원자 질량의 기준: 탄소원자 C 12 (질량수 12)의 질량 ≡ 12 unified atomic mass units (u) ⇔ 1 u ≡ ± × kg •참고: http://www.kriss.re.kr/index1.html (한국표준과학연구원) 1-3 지수표현과 국제단위계의 앞붙임말(prefix) 1. 지수표현 아주 큰 값과 아주 작은 값을 간결하게 나타내는 방법 보기: 3,560,000,000,000,000 m = 3 .56 × 10 15 m 0.000 000 000 000 492 s = 4 .92 × 10 - 13 s 2. 국제단위계의 앞붙임말 곱수 10 18 10 10 15 12 9 앞붙임말 exa peta tera giga mega kilo hecto deka 기호 E P T G M k h da 곱수 10 - 18 10 10 - 15 - 12 -9 앞붙임말 atto femto pico nano micro milli centi deci 기호 a f p n μ m c d 10 10 10 6 10 10 3 2 10 - 6 10 10 -3 -2 10 1 10 - 1 보기: 109 watts = 1.27 gigawatts = 1.27 GW 2.35×10-9 s = 2.35 nanoseconds = 2.35 ns ★ 읽을거리-1a: 옛날 사람들은 지구둘레를 어떻게 재었나? 물리학에서는 물리량을 재어, 그 값을 써서 자연을 객관적으로 기술한다. 옛날 사람들이 지구의 크기를 알아낸 지혜에 대하여 알아보자. 지구둘레 를 처음 잰 사람은 그리스 과학자 Eratosthenes(BC 276-196)로 BC 200년경 에 했다. 그는 지구-태양 사이 거리가 지구의 크기에 비해서 아주 크므로 지구에 이르는 태양광선은 거의 평행이라는 것을 이용했다. 이집트 알렉산드리아에 살던 그는 남쪽 약 5000 stadium (1 stadium ≅ 1/6 km) 거리에 있는 시에네(Syene: 지금의 아이 스완)에서는 여름의 첫째 날 정오에 태 양이 바로 머리위에 오기 때문에 수직으 로 세운 막대의 그림자가 생기지 않는다 는 것을 알았다. 같은 시각에 약 800 km 북쪽의 알렉산드리아에서는 수직 막 대의 그림자 길이가 막대 길이의 1/8 임 그림. J. D. Wilson & A. J. Buffa, College Physics, 3rd ed, Prentice Hall, p.3 을 관찰하였다. 이것은 태양광선과 수 직막대 사이의 각이 7.1〫임을 뜻한다. 따라서 지구가 둥글다면 시에네와 알렉산드리아에 세운 두 막대의 연장선 은 지구중심에서 만나게 되고 그 사이의 각은 7.1〫가 된다. 그는 800 km에 대응하는 각이 7.1〫이면 지구둘레는 360〫에 대응한다 고 생각하였다. 즉 (지구둘레)/360〫= (800 km)/7.1〫 ∴ 지구둘레 × 이며, 따라서 지구반지름은 6400 km가 됨을 알 수 있다. 이것은 오늘날 우리가 알고 있는 지구적도 반지름 6,378 km에 아주 가깝다. 그 때 그리스에서는 여러 가지 stadium 값을 썼기 때문에 위 결과의 정 확도는 확신할 수 없지만, 그 방법은 옳으며 BC 200년경에 이런 관측이 이루어졌다는 것이 놀랍다. 우리는 여기서 표준단위(standard unit)를 정해 서 쓰는 것이 중요함을 다시 한번 알 수 있다. ...
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