전체 글18 온도와 기체운동 팽팽하게 부풀어 있던 풍선은 냉장고 속에 넣어 두었다가 꺼내면 쭈그러든다. 겨울철에 딱딱하던 아스팔트길은 더운 여름 한낮이 되면 물렁물렁하게 변하고, 컵에 물을 담아 겨울철 영하의 날씨 속에 밤새도록 밖에 놓아두면 얼음이 된다. 그리고 차가운 방 한쪽 구석에서 난로를 지피면 잠시 후에 온 방안이 서서히 더워진다. 또한 외부 온도와 관계없이 우리 몸은 거의 일정한 체온을 유지한다. 우리의 몸은 효율적인 체온조절 기능을 가지고 있지만, 때로는 외부의 도움을 필요로 할 때도 있다. 먼저 온도계의 눈금과 온도를 재는 방법을 포함한 오도에 대한 정의를 하고, 온도의 변화에 따른 물체의 길이와 부피의 변화에 대해 논할 것이다. 또한 온도 창이에 따른 에너지 전달을 기술하는 열을 배우고, 이상기체의 열적인 상태를 온.. 2023. 7. 6. 만유인력과 블랙홀 뉴턴은 지구에 대한 달의 회전운동과 태양에 대한 행성들의 운동을 설명하기 위해 자연에 존재하는 기본적인 힘의 법칙 중의 하나인 만유인력법칙을 발견했다. 만유인력법칙과 운동법칙을 이용하여 행성 및 지구위성과 같은 궤도운동의 다양성을 보자. 수 천년동안 사람들은 행성, 별 및 다른 천체들의 운동을 관측해 왔다. 1543년 폴란드의 천문학자 코페르니쿠스가 지구와 다른 행성들이 태양주위를 원 궤도로 돌고 있다는 태양중심설을 제안할 때까지 1400년간 지구자 우주의 중심이라는 지구중심설이 인정되어 왔다. 덴마크의 천문학자 브라헤는 20년 넘게 육분의와 나침반을 이용하여 행성들과 777개의 별들의 운동을 정밀하게 관측하여, 현재도 받아들여지는 태양계 관련 자료를 제공했다. 브라헤의 조수였던 독일의 천문학자 케플러는.. 2023. 7. 5. 동력조항장치와 현가장치 대형 자동차나 저압 타이어를 사용한 자동차에서는 앞바퀴의 접지저항이 크기 때문에 조향휠의 조작력이 크게 되고 신속한 조향 조작이 안될 염려가 있다. 그러므로 조향장치 중간에 배력장치를 설치하여, 엔진으로 오일펌프를 구동하여 발생한 유압을 배력장치로 보내서 배력장치의 작동으로 조향휠의 조작력을 가볍게 하는 구조로 되어 있다. 조향 배력장치를 사용하면 조작력을 2~3kg 정도까지 낮출 수 있고 조향 기어비도 작게 할 수 있어 자동차가 달릴 때 항상 가볍고 빠른 조작을 할 수 있다. 또한 도로면으로부터 받는 충격 및 진동을 잘 흡수하는 이점이 있다. 일반적인 동력 조향장치는 다음과 같은 3개의 주요 부분으로 구성되어 있다. 동력장치-동력원이 되는 유압을 발생하는 장치이며 엔진에 의해 구동되는 오일펌프와, 최고.. 2023. 7. 4. 조향장치의 원리 자동차 앞바퀴는 조향조작을 하기 위하여 조향 너클과 함께 킹 핀 혹은 볼조인트를 중심으로 하여 좌우로 회전하도록 설치되어 있다. 자동차의 앞바퀴는 차체 앞부분의 중량을 지지하며, 조향 장치의 기능을 돕고 안정된 주행성과 정확한 조향 조작이 이루어지도록 하기 위하여 기하학적 각도를 가지고 앞바퀴가 조립되어 있는 것을 휠 얼라이먼트라 하고, 여기에는 토인, 토아웃, 캠버, 캐스터, 킹핀경사각도, 선회반경 등의 요소들이 필요하며, 이들 각 요소가 잘 조정되면 다음과 같은 중요한 효과를 가져올 수 있다. 1 조향휠의 조작을 작은 힘으로 경쾌하게 조작할 수 있다. 2 조향휠 조작이 확실하며 안전성을 부여한다. 3 조향휠의 복원성이 좋아진다. 4 타이어의 마멸을 작게 한다. 자동차를 위에서 보았을 때 휠의 앞이 좁.. 2023. 7. 3. 일과 에너지 일과 에너지라는 말은 일상적인 용어로써 우리가 흔히 사용하고 있지만 물리적으로는 제한적인 의미로 정의되어 있다. 그러므로 에너지와 일이라는 용어에 대하여 일상적인 의미가 아닌 물리적 정의를 확실하게 파악하는 것이 중요하다. 대체적으로 일이나 에너지의 일상적인 의미와 물리적인 정의가 어느 정도 겹친다. 그러나 특수한 상황에서는 일상적으로는 일을 많이 하였다고 말하더라도 물리적으로는 일을 하지 않는 경우도 있고, 에너지를 많이 소비하였다거나 에너지를 절약하였다거나 말하더라도 물리적으로는 무의미한 경우도 있기 때문이다. 우선 일에 대한 물리적 정의를 설명하고 그다음 에너지에 대한 물리적 정의를 설명할 것이다. 에너지는 특히 역학적 에너지라고 부르는 형태의 에너지다. 그리고 일과 역학적 에너지와의 관계에 대하여.. 2023. 7. 3. 뉴턴의 운동법칙의 응용 물리학의 기본적인 힘인 전자기력, 강력, 중력, 약력의 구분 외에 작용하는 힘의 원인, 전달 방식 등 그 모양에 따라 무게, 추진력, 양력, 장력, 마찰력 등 관습적으로 다양하게 힘들을 표현하고 있다. 중력은 만유인력이라고 하기도 하는데 질량을 가진 입자 사이의 상호작용을 일반적으로 의미한다. 그러나 좁은 의미의 중력은 지구 표면 근처에 지구가 어떤 물체에 작용하는 힘을 뜻하기도 한다. 즉, 갈릴레이가 공기 저항이 없는 경우 모든 물체는 똑같은 가속도 g로 움직인다고 증명하는 실험을 수행하였는데 이때 질량이 m인 어떤 물체에 작용하는 중력의 크기는 mg로 표시할 수 있다. 이런 좁은 의미의 중력을 흔히 무게라고 부르며 지구 표면 근처에서는 중력에 의한 가속도의 크기가 일정하기 때문에 질량과 혼동하여 사용.. 2023. 7. 2. 관성질량과 중력질량 뉴턴의 제3 법칙 같은 힘을 가하여 하키퍽과 야구공을 각자의 채로 때리면 하키퍽이 야구공보다 더 크게 가속되는데, 그 이유는 하키퍽의 질량이 야구공보다 가볍기 때문이다. 두 물체의 질량 비율은 가속도 크기의 비율에 반비례한다. 예로서 질량이 1kg인 표준 지질량의 물체가 힘을 받아 6m/s의 가속도를 얻는다면, 질량이 2kg인 물체는 같은 힘을 받아 3m/s의 가속도를 얻게 될 것이다. 이와 같이 질량이 다른 물체에 같은 힘을 가할 때 각 물체가 얻는 가속도 크기의 비율로부터 측정한 질량을 물체의 관성질량이라 부른다. 지구 표면 근처에서 어떠한 물체를 떨어뜨리면 물체는 지면 쪽으로 가속된다. 이 가속도는 지구의 중심 방향으로 끌어당기는 지구의 중력 때문에 발생한다. 물체에 작용하는 중력을 물체의 무게라고 부른다. 공기의 .. 2023. 7. 2. 관성의 법칙 관성의 법칙은 정지하여 있는 물체와 일정한 속도로 운동하는 물체를 구별하지 않는다. 물체가 정지하여 있거나 일정한 속도로 운동하는 것은 그 물체를 관찰하는 기준틀에 달려 있다. 뉴턴의 운동 제1 법칙은 알짜 외부 힘이 계에 작용되지 않으면 물체의 운동상태가 변화되지 않는다는 의미에서 관성의 법칙이라 부르기도 한다. 직선의 레일을 따라 일정한 속도로 달리는 기차의 손잡이를 생각해 보자. 기차의 기준틀에서 보면 손잡이는 정지해 있지만, 지면에 정지된 기준틀에서 보면 손잡이는 기차와 같은 속도로 운동하고 있다. 관성의 법칙에 따라 기차의 기준틀에서 보면 기차의 손잡이는 계속 정지 상태로 있고, 지면의 기준틀에서 보면 기차와 같은 속도로 계속 움직인다. 관성의 법칙이 적용되는 기준틀을 관성 기준틀이라 한다. 정.. 2023. 7. 1. 이전 1 2 3 다음
