일반물리학역학의 기본개념

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일반물리학역학의 기본개념에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

아마도 근대 물리학의 시작은 뉴턴으로부터 비롯되는 것이 맞을 텐데, 그 이전에는
데카르트와 갈릴레오가 있었고 또 그 이전에는 아리스토텔레스가 있었다. 데카르트가 관
성에 해당하는 임페투스의 개념을 처음 도입하였고, 갈릴레오가 관성의 법칙으로 정리한
것 같다. 이를 토대로 뉴턴은 운동의 3법칙을 확립하고 힘의 개념을 도입한다. 오늘날
물리학이라고 부르는 학문 이전의 뉴턴역학만 있던 시대에, 물리학의 개념들은 어떤 것
들이 있었을까?
뉴턴역학이니까 당연히 힘, 가속도, 속도, 질량 등등이 있다. 뉴턴은 가속도에 질량
을 곱해서 힘이라는 물리적 개념을 도입하였고, 누가 만들었는지는 모르겠지만 속도에
질량을 곱하면 운동량이라는 물리량이 나타난다. 가속도는 단위질량당 작용하는 힘의 의
미를 갖고 속도는 물체의 운동 그 자체를 나타낸다. 여기서 운동의 주체라 할 수 있는
질량을 각각 곱해주면 힘과 운동량이라는 물리량이 나온다. 일반물리 수준에서 나오는
등가속도 운동 문제는 v-t 그래프를 잘 그려보면 대부분 해결되는 것 같다. 속도가 운
동을 나타내므로 v-t 그래프가 기본적인 문제풀이 도구가 된다. 여기서 미분을 하면 at
그래프가 나오고 적분을 하면 s-t 그래프가 나온다. 물론, 간단하게 기울기를 구한다
던지, 직선 아래의 면적을 구한다던지 하는 수순이 될 것이다. 실제 뉴턴이 그래프를 갖
고 문제를 풀었는지 수식으로 풀었는지 모르겠지만 어쨌든 두 가지 방법 모두 미적분의
개념을 내포하고 있다.
이제 v-t 그래프에 질량을 곱해서 p-t 그래프로 바꿔보자. 시간에 따른 운동량의 변
화를 나타내는 그래프이다. 여기서 미분하면 F-t 그래프가 나오고 적분하면 mr-t 그래
프가 나온다. a-t 그래프에서 면적은 속도를 나타내는데 F-t 그래프에서의 면적이 나타
내는 것은 무엇인가? 여기에는 충격량이라는 이름이 붙는다. 전술한 것처럼 충격량은 운
동량의 변화를 나타낸다. 운동량은 언제 변화하는가? 힘이 어느 정도 시간을 두고 가해
졌을 때 운동량이 변화한다. 다시 말해 외부에서 작용하는 힘이 없다면 운동량이 변화하
지 않는다는 의미이다. 이 경우 운동량은 불변이므로 어떤 특정한 값으로 유지된다. 즉,
보존된다고 한다. 여기에는 운동량 보존 법칙이라는 이름이 붙어 있다

키워드

일반물리학,   역학,   힘,   운동,   일,   에너지,   운동량,   충격량,   뉴턴역학