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

진자의 에너지는 어디로 갔을까? (열역학 제2법칙과 비가역 현상)

진자의 에너지는 어디로 갔을까? 공기 중에서 진동하는 진자는 진동하는 과정에서 공기 분자와 계속 충돌하게 됩니다. 공기 분자는 진자로부터 에너지를 얻어서 속력이 커집니다. 반대로, 진자는 에너지가 점점 작아집니다. 결국, 진자가 가지고 있던 역학적 에너지는 공기 분자에 열에너지로 변환됩니다. 진자의 역학적 에너지 … more

Photoelectric Effect Simulation

광전효과 실험

광전효과 광전효과는 금속 표면에 광선을 입사하면 전자가 튀어나오는 현상을 말합니다. 단순히 생각하면 빛의 에너지가 전기에너지의 형태로 변형되는 것입이다. 단, 금속마다 일정 주파수 이상의 빛을 입사해야만 전자가 튀어나오는데, 이렇게 전자가 튀어나올 수 있는 최소한의 에너지를 일함수(work function)이라고 합니다. 보통 광전효과 실험으로 … more

Potential energy ↔ Kinetic energy ↔ Elastic energy

역학적 에너지의 전환

위치 에너지 물체의 위치 에너지는 물체나 계에 저장되는 에너지입니다. 영어로는 ‘잠재되어’ 있다는 뜻에서 “potential energy”라는 용어를 사용하며 Ep로 표시합니다. 일반적으로 위치 에너지라고 하면, 중력에 의한 위치 에너지를 말하며 물체의 질량과 높이에 비례합니다. 용수철이 외력에 의해 변형되면 에너지를 가지게 되는데, ‘탄성력에 … more

Potential energy by gravity

중력에 의한 위치 에너지

중력에 의한 위치 에너지 무거운 물체를 들어 올리는 일을 하면 물체의 중력에 의한 위치 에너지가 증가합니다. 질량 m인 물체를 높이 h 만큼 들어 올릴 때 한 일의 양은 다음과 같이 얻을 수 있습니다. (중력에 의한 위치 에너지) 중력에 의한 위치 … more

Conservation of Mechanical Energy in Rollercoaster

롤러코스터의 역학적 에너지 보존

역학적 에너지 보존법칙 롤러코스터를 살펴보면 아주 재미있는 것을 발견할 수 있습니다. 아니, 아무것도 발견할 수 없다는 것이 오히려 재미있는 것인가요? 바로 롤러코스터 바디에는 엔진이 없다는 것입니다. 처음에 외부 모터를 이용해서 롤러코스터를 가장 높은 곳까지 끌어올립니다. 그러면 그 이후에는 롤러코스터가 저절로 … more

The principle of riding a swing

그네 타기의 원리

꼬마도 알고 있는 그네 타기의 비법 “어떻게 그렇게 높이 올라갈 수 있니?” 세상에는 누구나 알고 있지만, 그 원리를 말로 설명하기 힘든것이 있습니다. 그 중의 하나가 그네 타는 방법이라고 생각합니다. 그네 타는 방법을 물리적으로 설명할 수 있을까요? 움직이는 그네의 중간 지점에서 … more

What is the fastest at the moment of hitting the ground? (Terminal Velocity)

땅에 닿기 직전 가장 빠른 것은?

역학적 에너지 역학적 에너지는 위치 에너지와 운동 에너지의 합을 말합니다. 역학적 에너지 = 위치 에너지 + 운동 에너지 Em = EP + EK 역학적 에너지 보존 마찰이 없다면, 물체의 처음 역학적 에너지 합은 나중 역학적 에너지 합과 같습니다. 즉, 물체의 … more

Spectrum of Hydrogen Atom

수소 원자의 스펙트럼

수소의 스펙트럼 러더퍼드(Rutherford)가 실험하는 시기에 화학자들은 분광기를 이용하여 화학성분을 분석했고, 물리학자들은 복잡한 스펙트럼 선에서 어떠한 질서를 찾으려고 노력하고 있었습니다. 예를 들어, 가벼운 원소인 수소를 넣은 수소 방전관은 다른 원소에 비해 매우 질서 정연한 스펙트럼을 나타냅니다. 적색 영역에 선이 한 개, … more

Principle of Satellite

인공위성의 원리

포탄이 인공위성이 되려면? a. 포탄이 포물선을 그리며 낙하한다고 생각해 봅시다. 포탄이 그리는 궤적은 사실 지구 중심을 초점으로 하는 타원궤도의 일부분입니다. 지구의 중심은 타원의 먼 초점에 해당합니다. b. 포탄이 지표면과 충돌하지 않으려면 최소한 8km/s(정확히 7920m/s)의 속도로 지표면과 수평으로 발사되어야 합니다. 속도가 … more

Slingshot Effect

슬링샷 효과

슬링샷 효과 움직이는 기차를 향해 완전탄성체의 공을 던졌다고 가정해 봅시다. 그리고 기차의 질량은 매우 크기 때문에 기차의 질량에 비하면 공의 질량은 무시할 정도라고 가정합시다. 이때 기차의 속력을 U, 공의 속력을 V라고 하면, 공은 기차와 부딪치면서 2U + V의 속력으로 튕겨나옵니다. … more

Otto Cycle at Gasoline Engines

가솔린 기관의 오토 순환 과정

열기관 Heat engine 열기관은 뜨거운 공간에서 찬 공간으로 에너지를 이동시키면서 작동하는 기계를 말합니다. 이 과정에서 열기관은 열 에너지의 일부를 역학적 에너지로 전환합니다. 모든 열기관은 일련의 상태를 거친 후 원래의 상태로 되돌아옵니다. 이 사이클을 한바퀴 도는 동안 열기관은 외부에 일을 합니다. … more