Free Fall Experiment

자유 낙하 실험

낙하 높이와 속력을 알 수 있는 간단한 시뮬레이션입니다. 자유 낙하 운동 지구상의 모든 물체는 중력의 영향을 받습니다. 공기와의 마찰이 없다면 자유 낙하하는 모든 물체의 속력은 1초마다 9.8m/s씩 빨라집니다. 자유 낙하하는 물체의 낙하 시간을 \(t (s, 초)\), 속력을 \(v (m/s)\), 이동 … more

Gear Simulation

톱니바퀴

톱니바퀴 여러 축에 회전력이나 동력을 전달하기 위한 톱니바퀴 모양의 기계장치입니다. 일반적인 기어는 한 번씩 물릴때마다 회전방향이 반대가 됩니다. 기어의 반지름 비율을 조절하면 회전 각속도와 토크를 조절할 수 있습니다. 작은 기어에서 큰 기어로 동력이 전달되는 경우 각속도가 느려지지만 토크(돌림힘)가 커지고, 큰 … more

Newton's Cradle

뉴턴의 진자

뉴턴의 진자는 다섯개의 쇠구슬로 이루어져 있고, 구슬의 회전을 막기위해 각 구슬은 두개의 실에 매달려 있습니다. 원래 뉴턴의 진자는 뉴턴의 제3법칙을 보여주기 위해 만들어졌습니다. 한쪽에서 구슬을 충돌시키면 반대편을 거쳐 같은 충격이 다시 돌아옵니다. 움직이는 과정 하나의 볼을 멀리 당겨서 낙하시키면, 낙하된 … more

Conservation of Mechanical Energy

역학적 에너지의 전환 2

역학적 에너지 롤러코스터가 높은 곳에서 내려오는 동안 높이는 낮아지고 속력은 점점 빨라지므로, 위치 에너지는 감소하고 운동 에너지는 증가합니다. 따라서 롤러코스터가 내려오는 동안에는 위치 에너지가 운동 에너지로 전환됩니다. 한편 롤러코스터가 올라가는 동안 속력은 점점 느려지고 높이는 높아지므로, 운동 에너지가 감소하면서 위치 … more

Moment of Inertia

관성 모멘트

구름 마찰은 있고, 미끄럼 마찰은 없다고 가정한 시뮬레이션입니다. 실린더와 육면체는 철의 밀도(7.874g/cm³)를 가정했습니다. 왜 굴러가는 물체는 미끄러져 내려가는 물체보다 느리게 내려갈까요? 결론적으로 얘기하면, 물체를 회전시키는데 에너지의 일부를 낭비했기 때문입니다. 그에 반해 회전없이 미끄러지는 물체는 주어진 위치에너지를 100% 병진 운동에너지로 바꿀 … more

AC Power Generator

교류 발전기

교류 발전기 코일 주위에서 자석을 움직이면 코일 내부의 자기장이 변하게 되며, 이에 따라 코일에 전류가 흐르게 됩니다. 이러한 현상을 ‘전자기 유도’라고 하고, 이때 코일에 흐르는 전류가 ‘유도 전류’입니다. 자석을 움직이는 대신 코일을 움직여도 결과는 같습니다. 코일을 일정한 각속도로 회전시키면 매끄러운 … more

Incandescence

백열전구(저항의 열작용)

저항(抵抗, Resistance) 물질은 그 종류와 모양에 따라 전류의 흐름을 방해하는 정도가 서로 다릅니다. 금속을 제외한 대부분의 물질에서는 전류가 잘 흐르지 못합니다. 반면, 금속은 저항이 낮아서 전류를 잘 흐르게 합니다. 순수한 구리는 저항이 매우 낮기 때문에 주로 도선에 사용합니다. 그리고 초전도체와 … more

전자 촛불

전자 촛불

무선충전기 위에 올려 놓으면 깜박거리는 전자 촛불입니다. 코일 내부의 자기장이 변화하면 전기에너지가 발생되고, 이 전기 에너지로 LED가 밝게 빛납니다. 무선충전기는 항상 전기 에너지를 전송하고 있는 것이 아닙니다. 평상시에는 무선충전기 위에 어떤 물체가 올라오는지 계속적으로 대화(통신)을 시도합니다. 대량의 에너지를 계속 전송할 … more

Elastic Energy

탄성 에너지

용수철에 저장된 탄성(퍼텐셜) 에너지 용수철의 탄성 에너지는 변형된 용수철에 저장된 에너지입니다. 영어로는 ‘잠재되어’ 있다는 뜻에서 ‘potential energy’라는 용어를 사용하며 Ep로 표시합니다. \[ 탄성\;에너지\;E_p(J) = \frac{1}{2}kx^2 \] m: 질량(kg) k: 용수철 상수(N/m) x: 용수철의 변형 길이(m) 용수철이 물체에 하는 일 물체에 … more

Ionic bond

이온 결합

이온 결합의 형성과 에너지 전자를 잃고 양이온이 되기 쉬운 입자(예: 금속 원자)와 전자를 얻어 음이온이 되기 쉬운 입자(예: 비금속 원자)가 접근하면, 두 입자는 서로 전자를 주고 받아 18족 원소와 같은 안정한 전자 배치를 가지는 양이온과 음이온이 됩니다. 이 두 양이온과 … more

Where did the droplet's energy go? (The second law of thermodynamics and irreversible phenomena)

물방울의 에너지는 어디로 갔을까? (열역학 제2법칙과 비가역 현상)

* 위 시뮬레이션에서 입자 사이의 인력은 고려하지 않았습니다. 물방울의 에너지는 어디로 갔을까? 물방울의 자유 낙하를 생각해 봅시다. 거시적인 관점에서, 떨어지는 물방울은 시간에 따라 위치가 바뀝니다. 이 경우 우리는 물방울이 운동한다고 말하고, 그 운동에너지(\( =\frac{1}{2} m\upsilon^{2} \))를 계산할 수 있습니다. 이 … more