서언
에너지
일을 할 수 있는 능력
-힘과 힘이 작용하는 거리에 의해 나타나는 효과를 설명하기 위해 과학에서는 힘과 힘의 작용거리를 곱한 값을 일 이라고 한다.
에너지원
-에너지를 만들어 낼 수 있는 대상물
에너지의 형태
-열에너지, 빛에너지, 기계에너지, 전기에너지, 화학에너지, 헥에너지
에너지의 종류
-운동에너지, 위치에너지
운동에너지
운동에너지
-물체가 이동할 때 물체가 갖는 에너지를 운동에너지 라고 한다.
(이 때 물체의 질량을m, 속도를v 라고 하면 운동에너지는 Ek는
상대론적 효과를 고려한 입자의 운동에너지
-전자와 같이 가벼운 입자는 비교적 낮은 에너지를 가하더라도 광속에 가까운 속도를 갖게 되므로 상대론적 효과가 나타난다.
(상대론적 효과를 고려한 입자의 운동에너지는 Ek는 다음과 같이 주어진다.
이것이 질량-에너지 등가 법칙으로
1905년 아인슈타인이 특수 상대상 이론을 도입하여 유도한 법칙
-물체가 광속에 가까운 속도로 운동하면 에너지 질량으로 변하고 질량이 에너지로 바뀌는 과정을 설명한 식
-즉, 물체의 질량과 에너지는 서로 교환된다는 것을 의마한다.
-입자의 질량 증가에 광속을 곱한것이 운동에너지로 바뀌었음을 의미한다.
질량-에너지 등가의 실험적 증거
소멸복사
전자와 양전자가 가깝게 있게되면 소멸 하면서 감마선을 방출함
농축 우라늄 붕괴시
우라늄에서 작은양의 질량 결손이 막대한 에너지로 방출된다.
전자쌍생성
감마선이 원자핵 근처를 통과할때 전자-양전자 쌍을 발생시킨다.
위치 에너지
위치에너지
-어떤 특수한 위치에서 인력, 천력 따위의 일정한 힘을 받고 있는 물체가 처음 위치로 돌아가면서 일을 할 수 있는 능력, 즉 그 크기는 물체의 위치에 의존한다.
위치에너지의 형태
-중력에 의한 위치에너지
-만유인력에 의한 위치에너지
-전기적 위치에너지
-탄성력에 의한 위치에너지
-활성화 에너지
중력에 의한 위치 에너지
-지구와 물체 사이에 작용하는 힘은 F=mg
만유인력에 의한 위치 에너지
-모든물체와 물체 사이에 작용하는 인력이 만유인력이다.
전기적 위치에너지
전위 - 단위 정전하를 전계와 반대 방향으로 무한거리에서 임의의 점까지 갖다 놓는데 드는일
전계 - 단위 정전하에 작용하는 힘
전기적 위치에너지 차 = 전압
-전위차란 두 점간의 전기적 위치에너지의 차이를 말한다.
-전위차 - 전압이라고도 하며 그냥 v로 나타내면 두 점간의 전위차를 말한다.
탄성력에 의한 위치 에너지
-용수철을 당기는 힘을 증가시키면 용수철을 잡아당기는 힘에 비례하여 길이가 늘어나고 이 때 용수철은 복원력을 갖게되며 이 복원력에 의한 위치에너지를 갖게 된다.
역학적 에너지보존의 법칙
에너지 보존
위로 던징공 : 운동에너지-위치에너지-운동에너지
증발하는 수증기 : 열에너지- 운동에너지-위치에너지
망치로 못을 박을때 : 운동에너지 - 열에너지
전기다리미 : 전기에너지-열에너지
선풍기 : 전기에너지-운동에너지
증기기관 : 열에너지-운동에너지
손전등 : 전기에너지 - 빛에너지