운동과 에너지

소개글

운동과 에너지에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 운동과 속력
2. 자유낙하운동
3. 일과 에너지
4. 위치에너지와 운동에너지

본문내용

미터이다. 즉, 식을 통해 과학에서의 일(Work)의 개념에 대해 알 수 있다. 과학에서의 일이란 물체에 의 힘을 작용하여 힘의 방향으
로 만큼 이동할 때 한 일의 양을 말하는데
힘과 이동거리에 대한 그래프에서 [그림 8]
에서 보는 바와 같이 면적은 한 일의 양을 의미한다. 일에 대한 식을 정량적으로 표현하면 아래와 같다.
우리는 식을 통해 가한 힘이 없거나 이동거리가 0일 때 그리고 물체의 이동 방향이 수직인 경우 한 일은 0이 된다. 더 나아가 일과 에너지는 같은 단위이다. 에너지는 일을 할 수 있는 능력으로 서로 전환될 수 있다. 외부에 일을 한 물체는 에너지가 감소하며 외부에서 물체에 일을 할 경우 물체가 가진 에너지가 증가한다.
4. 위치에너지와 운동에너지
에너지는 크게 위치에너지(potential energy)와 운동에너지(kinetic energy)로 구분한다. 먼저, 위치에너지란 물체가 특정한 위치에서 잠재적으로 가지고 있는 에너지를 말한다. 위치에너지는 물체의 질량과 중력가속도 그리고 지면으로부터 물체의 높이에 의해 결정된다.
지구에서 중력 가속도는 으로 고정되나 물체의 지면으로부터의 높이에 따라 위치에너지는 변한다. 우리는 식을 통해 위치에너지는 고정된 높이에서 물체의 질량과 비례하며 혹은 같은 물체의 경우, 물체의 지면으로부터의 높이에 따라 변한다는 사실을 알 수 있다.
다음으로 운동에너지란 운동하는 물체가 가지고 있는 에너지를 말한다. 운동에너지에 관한 식은 아래와 같다.
여기서 은 물질의 질량이고 는 물체가 운동하는 속도를 말한다. 우리는 식을 통해 운동에너지가 물체의 질량과 비례하며 물체의 질량이 일정한 경우, 속도의 제곱에 비례한다는 사실을 알 수 있다. 운동에너지도 위치에너지와 마찬가지로 단위는 줄을 사용한다.
지면으로부터 만큼의 높이에 있는 물체가 지면에 떨어질 때 높이가 감소하므로 위치에너지는 점차 감소한다. 하지만, 위치에너지가 감소한 만큼 물체가 중력가속도에 의한 속력의 증가분을 받아 운동에너지는 증가한다. 우리는 이러한 사실을 통해 마찰력이나 공기의 저항과 같은 외부적인 요인을 고려하지 않을 때 위치에너지가 감소하면 운동에너지가 증가하고 반대로 위치에너지가 증가하면 운동에너지가 감소한다는 사실을 알 수 있다. 이를 식으로 아래와 같이 나타낼 수 있다.
여기서 를 역학적 에너지(total energy)라고 하며 운동에너지와 위치에너지의 합으로 나타낸다.

키워드

자유낙하운동,   위치에너지와 운동에너지,   역학적 에너지,   속력과 속도,   이동거리와 변위,   일과 에너지,   중력가속도,   일반물리학,   공기의 저항,   등속운동