| English | 의미 |
|---|---|
| conservation of energy/ˌkɒnsəˈveɪʃn ɒv ˈenədʒi/ | 에너지 보존 |
| thermal energy/ˈθɜːml ˈenədʒi/ | 열에너지 |
엔진 없이 달리는 롤러코스터
- 첫 번째 등판 후 롤러코스터의 모터가 꺼집니다. 그럼에도 불구하고 루프와 언덕을 달립니다.
- 에너지는 생성되거나 소멸되지 — 오직 형태 간에 전환될 뿐입니다.
- 정점에서 대부분 위치 에너지이고, 하단에서는 대부분 운동 에너지입니다.
- 이것이 물리학의 가장 깊은 법칙 중 하나인 에너지 보존 법칙입니다.
기계적 에너지의 변환
- 기계적 에너지는 운동 에너지와 위치 에너지의 합: $E_k + E_p$.
- 마찰이 없으면 이 총량은 운동이 진행됨에 따라 일정하게 유지됩니다.
- 아래로 내려갈 때 $E_p$는 감소하고 $E_k$는 같은 양만큼 증가하며, 위쪽으로는 그 반대가 일어난다.
- 에너지는 단순히 한 계좌에서 다른 계좌로 이동할 뿐이다.
PE가 KE로 변하는过程观看
높이에서 떨어져 위치 에너지가 운동 에너지로 변환되는 것을 보고, 마찰력을 추가하여 일부가 열로转化的情况观察。
기계적 에너지는 운동 에너지와 ____ 에너지의 합입니다.
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기계적 에너지 $= E_k + E_p$ — 운동 에너지 plus 위치 에너지입니다.
마찰이 없는 궤도에서 운동 에너지가 가장 큰 곳은 어디입니까?
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가장 낮은 지점에서 PE가最小因此能量最多是动能——最快的点。
마찰이 에너지를 보내는 곳
- 실제 궤도에는 마찰이 존재하므로, 기계적 에너지가 "소멸"한 것처럼 보인다.
- 실제로는 그렇지 않다. 표면 내부의 열에너지(열)로 변환된 것이다.
- 열까지 포함하여 세면하면 총 에너지는 여전히 완벽하게 보존된다.
- 우주는 정확한 장부를 유지한다: 에너지는 오직 형태만 바뀔 뿐이다.
마찰력이 미끄러지는 블록을 느리게 만들면 그 에너지가 소멸됩니다.
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소멸되지 않습니다 — 열에너지(열)로 변환됩니다. 총 에너지는 보존됩니다.
실제(거친) 미끄럼판에서 '잃어버린' 기계적 에너지는 어디로 갑니까?
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마찰력은 기계적 에너지를 열에너지로 변환합니다. 열을 포함하면 총량은 보존됩니다.
보존 법칙을 이용한 문제 해결
- 시작 시점의 에너지를 끝점의 에너지와 같게 설정한다: $E_{k,i} + E_{p,i} = E_{k,f} + E_{p,f}$.
- 정지 상태에서 높이 $h$만큼 떨어질 때: $mgh = \tfrac12 m v^2$이므로, $v = \sqrt{2gh}$이다.
- 과정 중 복잡한 힘들을 추적할 필요 없이, 시작점과 끝점만 비교하면 된다.
- 이 단축법은 역학에서 가장 강력한 도구 중 하나이다.
공이 정지 상태에서 $5\ \text{m}$ ($g = 10\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$, 공기 저항 없음)에서 떨어졌습니다. 바닥에서의 속도는 $\tfrac{\text{m}}{\text{s}}$단위로 얼마입니까?
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$mgh = \tfrac12 mv^2 \Rightarrow v = \sqrt{2gh} = \sqrt{2\times10\times5} = 10\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
마찰이 없는 진자의 구동에 대한 모든 올바른 문장을 선택하세요.
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에너지는 생성되지 않고 보존됩니다: PE는 진자 상단에서 최대가 되고 하단에서 KE로 변환됩니다.
에너지는 절대 소멸되지 않는다. 사라진 것처럼 보일 때는 보통 마찰이나 공기 저항에 의해 열로 전환된 것이다. "손실된 에너지"란 실제로는 "우리가 더 이상 세지 않는 형태로 전달된 에너지"를 의미한다.
공이 높이 $5\ \text{m}$($g = 10\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$, 공기 저항 없음)에서 정지 상태에서 떨어진다.
- 모든 PE가 KE로 전환된다: $mgh = \tfrac12 m v^2$이므로, $gh = \tfrac12 v^2$이다.
- $v = \sqrt{2gh} = \sqrt{2 \times 10 \times 5} = \sqrt{100} = 10\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
에너지 보존: 에너지는 생성되거나 소멸하지 않으며, 오직 변형될 뿐이다. 마찰이 없으면 기계적 에너지 $E_k + E_p$가 일정하게 유지되므로 $E_{k,i} + E_{p,i} = E_{k,f} + E_{p,f}$이다. 마찰은 기계적 에너지를 열로 전환하지만, 총량은 항상 보존된다.