| English | 의미 |
|---|---|
| kinetic energy/kɪˈnetɪk ˈenədʒi/ | 운동 에너지 |
| gravitational potential energy/ˌɡrævɪˈteɪʃənl pəˈtenʃl ˈenədʒi/ | 중력ポテンシャル 에너지 |
| conservation of energy/ˌkɒnsəˈveɪʃn ɒv ˈenədʒi/ | 에너지 보존 |
| Sankey diagram/ˈsæŋki ˈdaɪəɡræm/ | 샌키 도표 |
| work done/wɜːk dʌn/ | 일 |
| joule/dʒuːl/ | 줄 |
| power/ˈpaʊə/ | 일률 |
| efficiency/ɪˈfɪʃənsi/ | 효율 |
| watt/wɒt/ | 와트 |
에너지는 사라지지 않는다
- 롤러코스터 언덕 꼭대기에서는 차가 느리지만 높고, 아래쪽에서는 빠르지만 낮다.
- 에너지가 사라진 것이 아니라 단순히 하나의 저장소로부터 다른 저장소로 이동했을 뿐이다.
- 이 수업의 핵심 개념: 에너지는 저장되고, 전달되며, 항상 보존된다.
에너지 저장소 및 전달
- 에너지는 다음과 같이 저장될 수 있다: 운동 에너지, 중력ポテン셜 에너지, 화학 에너지, 탄성(변형) 에너지, 핵에너지, 정전기 에너지, 내부 에너지(열).
- 이는 힘(기계적 일), 전류, 가열, 파동(빛이나 소리 등)에 의해 저장소 간으로 전달된다.
- "에너지를 사용하다"는 사실은 에너지를 한 저장소에서 다른 저장소로 이동시키는 것을 의미한다.
풍력 터빈은 움직이는 공기의 에너지를 전기로 전달한다
Energy flow & efficiency
Input energy splits into useful output and wasted energy; efficiency is the useful fraction, and the total is always conserved.
Energy, work & power
PE + KE = constant
As an object falls, potential energy becomes kinetic — total fixed.
Select all of these that are energy stores.
난이도 2/5 · 140 코인 + 오늘 첫 완료 시 소액 보너스
Kinetic, chemical and gravitational potential are energy stores. "Loud" and "fast" describe things, but they are not energy stores.
운동 에너지와 포텐셜 에너지
- 운동 에너지는 움직이는 물체의 에너지이다:
- 질량을 높이 $\Delta h$만큼 들어 올리면 중력ポテン셜 에너지가 변한다:
- 떨어지는 물체는 중력포텐셜 에너지를 운동 에너지로 바꾼다.
A $2.0\ \text{kg}$ ball moves at $3.0\ \text{m/s}$. What is its kinetic energy, in J?
난이도 2/5 · 140 코인 + 오늘 첫 완료 시 소액 보너스
$E_k = \tfrac{1}{2}mv^2 = \tfrac{1}{2} \times 2.0 \times 3.0^2 = 9.0\ \text{J}$.
에너지 보존
- 에너지 보존의 원리: 에너지는 생성되거나 소멸되지 않으며, 오직 저장소 사이를 이동할 뿐이다.
- 항상 일부 에너지는 낭비되는데, 보통 열 형태로 주변 환경으로 퍼져 나간다.
- 샌키 도표는 입력 에너지가 유용한 에너지와 낭비된 에너지로 나뉘는 것을 보여준다.
롤러코스터에서 꼭대기의 저장된 에너지가 아래쪽으로 내려오면서 운동 에너지로 변한다
When a machine wastes energy, where does the wasted energy usually go?
난이도 1/5 · 100 코인 + 오늘 첫 완료 시 소액 보너스
Energy is conserved — it is never destroyed. Wasted energy is usually spread out as heat, which is hard to use again.
일
- 일은 전달된 에너지와 같다. 힘에 의해 물체가 힘의 방향대로 움직일 때:
- 일과 에너지의 단위는 줄(J)이다.
- 무거운 하중을 들어 올리거나 더 멀리 이동시키면 더 많은 일이 이루어진다.
흔들리는 진자는 중력포텐셜 에너지를 운동 에너지로 바꾸고 다시 되돌린다
A force of $50\ \text{N}$ pushes a box $4.0\ \text{m}$ along the floor. How much work is done, in J?
난이도 2/5 · 140 코인 + 오늘 첫 완료 시 소액 보너스
$W = Fd = 50 \times 4.0 = 200\ \text{J}$.
출력 및 효율
- 출력은 매초 이루어지는 일(전달되는 에너지)이다:
- 단위는 와트(W); $1\ \text{W} = 1\ \text{J/s}$.
- 효율은 입력 에너지 중 얼마나 많은 부분이 유용하게 사용되는가이다:
- 항상 $100\%$보다 작다. 왜냐하면 항상 일부 에너지가 낭비되기 때문이다.
샌키 도표: 대역의 폭은 에너지에 비례하므로 입력이 유용한 출력과 낭비된 열로 나뉜다
A motor does $200\ \text{J}$ of work in $10\ \text{s}$. What is its power, in W?
난이도 2/5 · 140 코인 + 오늘 첫 완료 시 소액 보너스
$P = \dfrac{W}{t} = \dfrac{200}{10} = 20\ \text{W}$.
A lamp takes in $50\ \text{J}$ of electrical energy and gives out $30\ \text{J}$ of useful light. What is its efficiency, in %?
난이도 2/5 · 140 코인 + 오늘 첫 완료 시 소액 보너스
efficiency $= \dfrac{\text{useful}}{\text{total}} \times 100\% = \dfrac{30}{50} \times 100\% = 60\%$.
이해했습니다
- $E_k = \tfrac{1}{2}mv^2$ · $\Delta E_p = mg\,\Delta h$
- 에너지는 보존된다 — 낭비된 에너지는 보통 열로 끝난다
- 일 $W = Fd$ (줄); 출력 $P = \dfrac{W}{t}$ (와트)
- 효율 $= \dfrac{\text{useful}}{\text{total}} \times 100\%$, 항상 $100\%$ 미만