물리학16 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. 운동의 법칙 입자의 운동상태가 변화하는 원인이 되는 힘의 개념을 도입하여 운동을 설명하고자 하는데, 이를 동역학이라 부른다. 뉴턴은 힘, 가속도, 질량에 바탕을 둔 세 가지 운동법칙을 이용해 역학현상을 설명하였다. 뉴턴의 운동법칙을 사용하면 광속에 비해 느린 속력으로 움직이는 거시적 물체들의 운동을 완벽하게 서술할 수 있다. 뉴턴의 운동법칙들을 바탕으로 거시적인 역학현상들을 기술하는 이론을 고전역학이론이라 부른다. 물체의 속력이 광속에 접근하여 빠르게 움직이는 경우에는 상대성 이론의 분야에서 다루어야 하고, 물체의 크기가 원자의 크기보다 작은 미시적인 입자들의 운동에 대해서는 양자론을 사용하여 기술하여야 한다. 그렇지만 뉴턴의 운동법칙들을 바탕으로 하는 고전역학은 거시적인 역학현상들은 물론 물리학의 많은 분야를 이해.. 2023. 7. 1. 물리학과 수학의 관계 물리적 세계에 속하는 미시적 또는 거시적 물체는 모두 운동하고 있다. 물리학에서 연구 대상으로 하는 모든 분야가 운동과 직접 관련되어 있고, 물리학의 목표는 자연을 알고 물리적 세계를 이해하는 데 있다. 물리학은 물체의 운동 원인을 고려하지 않고 다루는 운동학과 원인이 되는 외부요인 즉 외력의 영향을 고려하여 다루는 동역학으로 크게 나뉜다. 물체의 운동을 운동학적 측면에서 다루고자 한다. 우선 물리적 현상의 수학적 표시 방법과 이를 어떻게 물리적으로 해석하는지를 다루고자 한다. 물리학에서는 측정될 수 있는 현상만을 대상으로 하고 있기 때문에, 물리학을 측정의 화학이라고 한다. 때로는 실제 존재하는 현상과 거리가 먼 것같이 추상적으로 보이는 경우도 있지만, 이 같은 것도 궁극적으로는 측정으로 확인될 수 있.. 2023. 7. 1. 이전 1 2 다음
