시험 볼 때 머릿속으로 떠올리기 가장 좋은 형태로
정리한 거니까 이것만 딱 외워두면 돼.
1. 에너지의 형태와 공식
움직이는 물체가 가진 에너지
공식
Ek = (1/2) * m * v^2 (m: 질량, v: 속력)
비례 관계
질량에 비례, 속력의 제곱에 비례
(속력이 2배 되면 운동 에너지는 4배!)
높이에 따라 물체가 가진 에너지 (중력 기준)
공식
Ep = m * g * h (m : 질량, g : 중력가속도, h : 높이)
비례 관계
질량에 비례, 높이에 비례 (높이가 2배 되면 위치 에너지도 2배!)
2. 역학적 에너지와 보존
역학적 에너지 (E) = 운동 에너지(Ek) + 위치 에너지(Ep)
공기 저항이나 마찰이 없을 때, 운동하는 동안 역학적 에너지의
총합은 항상 일정하게 유지됨!
높아지면 -> 위치 에너지 증가 / 운동 에너지 감소
낮아지면 -> 위치 에너지 감소 / 운동 에너지 증가
3. 대표적인 운동 상황 정리
양 끝 최고점
속력 = 0 (운동 에너지 = 0), 높이 = 최대 (위치 에너지 = 최대)
가장 낮은 바닥점
높이 = 0 (위치 에너지 = 0), 속력 = 최대 (운동 에너지 = 최대)
어느 지점이든 (운동 에너지 + 위치 에너지)의 합은 항상 일정함!
낙하할 때 줄어든 위치 에너지는 고스란히 늘어난 운동 에너지로 전환됨.
공식으로 풀기
(최고점에서의 위치 에너지) = (바닥에서의 운동 에너지)
m * g * h = (1/2) * m * v^2
양변의 질량(m)이 똑같이 지워지므로, 물체의 질량과 상관없이
낙하 속력(v)은 높이(h)에만 의존함!
속력 구하는 공식 : v = 루트(2 * g * h)
4. 에너지 보존 법칙 (실생활)
실제로는 마찰력과 공기 저항 때문에 역학적 에너지가 줄어드는 것처럼 보이지만, 사라진 게 아니라 열에너지나 소리에너지로
바뀐 것임.
따라서 전환된 모든 에너지를 합치면 우주 전체의 에너지 총합은 항상 보존됨!
시험장에 들어가기 전에는 이 공식 3개만!!
Ek = (1/2)mv^2
Ep = mgh
mgh = (1/2)mv^2 (낙하할 때)
시험 잘 보길 바랄게! 파이팅!