6주강의

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179 제6주 강의 지난주에 우리는 처음으로 그동안 자연의 기본법칙이라고 배운 운동법칙인 뉴턴의 운동방정식을 실제 문제에 어떻게 적용하는지에 대해 공부하였습니다. 지난주에는 우선 가장 간단한 경우인 물체가 일정한 힘을 받는 경우만을 살펴보았습니다. 먼저 뉴턴의 운동방정식을 적용할 물체들을 정하고 각 물체에 작용하는 힘을 모두 찾아내 고 그 힘들을 free-body diagram에 표시한 뒤 좌표계의 각 축 방향 성분 별로 뉴턴 의 운동방정식을 세워서 풀면 되었습니다. 각 물체의 가속도가 구하는 목표이고 각 물체에 작용하는 수직항력이나 장력 또한 미리 정해지지 않고 운동방정식의 풀이로 구해진다는 사실을 알았습니다. 이제 이번 주 강의에서는 물체가 받는 힘이 물체가 움직이면서 바뀌는 경우로 확 장하고자 합니다. 그러면 지난주에 일정한 힘을 받는 경우처럼 물체의 가속도를 구하 는 것으로 문제가 다 풀리지 않습니다. 물체가 받는 힘이 일정하지 않으면 등가속도 운동을 하지 않기 때문입니다. 이렇게 새로운 유형의 문제를 다루기 위해서 새로운 물리량을 도입할 예정입니다. 물리학자들은 문제가 복잡해지면 새로운 물리량을 도 입하여 문제를 다시 간단하게 만들어 놓곤 합니다. 지난주에는 뉴턴의 운동방정식을 풀면서 물체의 운동을 기술하는데 위치벡터, 변 위, 속도, 가속도, 힘 등 우리에게 아주 친숙한 물리량들을 이용하였습니다. 그리고 그러한 물리량으로 물체의 운동을 기술하는데 충분하고 또 다른 물리량이 전혀 필요 하지 않을 수도 있지만 이번 주에는 일과 에너지라는 새로운 물리량을 도입하게 됩 제임스 줄 (영국, 1818-1889)
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제6주 강의 180 니다. 일이나 에너지라는 용어가 모두 우리에게는 일상생활로부터 친숙한 말입니다. 그러나 물리에서는 힘의 경우에서와 마찬가지로 일과 에너지라는 용어도 일상생활에 서 쓰이는 것과는 달리 특별한 의미로 사용됩니다. 물리에서는 힘이나 일 또는 에너 지 뿐 아니라 어떤 물리량이든지 먼저 그것을 무슨 의미로 사용할지에 대해 정확히 정의를 해 놓습니다. 그래서 물리를 제대로 이해하려면 물리에서 사용되는 물리량들 이 어떤 의미라고 정의되었는지는 정확히 알아야만 합니다. 대부분의 물리량에 대한 정의는 자기 혼자서 골똘히 생각해 보아서는 결코 알아낼 수가 없습니다. 물리량에 대한 정의는 사람들이 그렇게 하자고 정했기 때문입니다. 그래서 혼자서 아무리 잘 사색한다고 하더라도 남이 어떻게 정했는지를 정확히 알아낼 도리가 없는 것입니다.
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