물리학16 차체의 진동에 관한 정리 1. 스프링 상부 질량의 진동 (1) 상하 진동(bouncing) - 상하진동은 축방향과 평행운동을 하는 공진동 즉 Z 축 방향으로 편행운동을 하는 고유진동이다. Z 축 상하방향으로 차체가 충격을 받으면 고유 진동 주기와 주행 중 노면에서 차체에 전달되는 진동의 주기가 일치하면서 공진현상이 발생되며 진폭이 크게 된다. 자동차의 상하진동은 진동수가 분당 120사이클을 넘으면 승차감이 저하되고, 45사이클 이하에서는 멀미를 느끼게 된다. 일반적으로 공진동수가 분당 80~120 정도가 되게 스프링을 정하고 있다. (2) 피칭(pitching) - 피칭은 Y축을 중심으로 하여 차체가 세로방향으로 진동을 하는 고유진동이다. 자동차가 노면상의 돌출부를 통과할 때 먼저 앞바퀴에 상하진동이 오고, 뒷바퀴는 축간거리만큼.. 2023. 11. 2. 열역학 제 1법칙의 응용 열역학에서는 특정한 계를 다루는 경우가 많은데 이를 통해서 열역학 제1법칙에 대한 이해와 실제 응용에 도움을 받을 수 있다. 이 절에서는 열역학 제1법칙을 응용하여 단열, 등온과정 등 여러 과정에 대해 알아본다. 단열과정은 계를 외부에서 열적으로 완전히 단열시키거나 또는 단열과정이 충분히 빨리 일어나서 계로 유입되는 열의 출입이 무시되는 경우이다. 실제 공기는 열의 전달이 매우 적은 단열체이므로 공기 일부가 상승하면 압력 강하에 따라 부피가 팽창한다. 이 과정 중에 주위 공기와의 열전달은 무시할 수 있으므로 실제 단열 팽창과정으로 다룰 수 있다. 단열과정 중에는 외부의 열전달이 없으므로 Q=0이고, 열역학 제1법칙에 의하여 U=Q-W=-W이다. 계가 외부에 일을 하면 U 2023. 7. 13. 상전이와 숨은 열 물체와 주변 사이에 에너지 교환이 일어날 때, 일반적으로 물체의 온도가 변한다. 그러나, 어떤 경우에는 에너지 교환이 있더라도 온도가 변하지 않을 수도 있다. 이것은 물질의 물리적 성질이 한 상에서 다른 상으로 변화하는 상전이가 일어날 때 생기는 현상이다. 일반적으로 상전이의 대표적인 예는 물의 상태 변화로써 일상생활에서 쉽게 얼음이 물로 변하거나, 물이 수증기로 변하는 경우를 들 수 있다. 이처럼 기본적인 상으로는 고체와 액체 그리고 기체상태가 있으며 각 상태들은 물리적인 성질이 서로 다르다. 고체의 경우는 각 원자들의 결합이 강력하여 팽창이나 진동에 의한 다소간의 위치 변동을 제외하면 원자들의 위치가 강하게 제한되어 있으며, 액체의 경우는 고체보다는 원자들의 결합이 느슨하여 전체 부피가 변하지 않는 .. 2023. 7. 12. 열 및 열역학 제1 법칙 17세기까지 당시의 과학자들은 열이란 하나의 입자와 같아서 온도가 다른 두 물체가 접촉하였을 때, 온도가 높은 물체에서 낮은 물체로 열의 알갱이가 이동하는 것이라 믿었다. 열입자 보존 원리에 입각한 이러한 열입자 이론은 일반적인 열전달 현상은 그럴듯하게 잘 설명할 수 있었지만, 마찰에 의해서 열이 계속 생성된다는 사실이나 어느 곳에서도 열이 감소되지 않는다는 사실은 설명할 수 없었다. 열입자가 보존될 수 없다는 사실을 처음으로 밝힌 사람은 벤자민 톰슨이었다. 그는 군수공장에서 대포에 구멍을 뚫는 일을 감독하던 중 드릴과 금속의 마찰에 의해 계속 열이 생겨나는 것을 확인하였고, 열입자란 것은 마찰만으로 계속 생성될 수 있기 때문에 기존의 열입자 보존 이론은 결국 잘못된 것이고, 열이란 것이 보존되는 것이 .. 2023. 7. 11. 물의 팽창 0C와 4C사이에서, 물은 온도가 증가할 때 부피가 줄어들고(즉, 이 범위에서 부피팽창 계수는 음수이다.), 4C 이상에서는 가열되면 팽창한다. 따라서 물은 4C에서 가장 큰 밀도를 가진다. 물은 얼 때에도 팽창하는데 냉장고의 냉동실 얼음들이 가운데가 볼록하게 얼어 있는 것을 보았을 것이다. 이와는 다르게 대부분의 물질은 얼면 수축한다. 이러한 물의 특성은 호수의 식물이나 동물의 생태에 중요한 영향을 미친다. 호수의 물은 위에서부터 아래로 언다. 온도가 4C 이상일 때는 위의 차가운 물이 밀도가 크기 때문에 아래로 내려오지만, 온도가 4C보다 낮아지기 시작하면 표면의 물은 더 차가워도 아래의 덜 차가운 물보다 밀도가 작기 때문에 표면의 차가운 물은 더 이상 아래로 내려오지 않고 위에 머무르게 된다. 따라.. 2023. 7. 10. 화씨 온도 미국에서는 여전히 일상생활에서 화씨온도눈금이 널리 쓰인다. 이 눈금에서는 물의 어는점은 32F, 물의 끓는점은 212F로 정한다. 섭씨온도눈금에서 물의 어는점과 끓는점 사이의 간격을 100 등분한 것과 달리, 화씨온도눈금에서는 물의 어는점과 끓는점 사이의 간격을 180 등분한다. 따라서 화씨 1 온도변화는 섭씨 1 온도변화의 5/9이다. 이와 같은 방법으로 조정된 온도계는 아주 정밀한 측정이 필요할 때 문제점이 생긴다. 예로서 물의 어는점과 끓는점으로 조정된 알코올 온도계는 오직 조정점에서만 수은 온도계와 일치할 수 있다. 왜냐면 수은과 알코올은 다른 열팽창 특성을 가지므로 어떤 특별한 중간 온도에서 정확하게 일치하지 않을 수 있다. 특히 측정 온도가 조정점으로부터 먼 영역일수록 서로 다른 형태의 온도계.. 2023. 7. 7. 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. 이전 1 2 다음
