수직방향으로 물체를 들어올릴 때 한 일

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수직방향으로 물체를 들어올릴 때 한 일

작성일 2012.06.25댓글 1건
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수직방향으로 물체를 들어올릴 때 한일이 mgh잖아요? 그런데 mgh가 되려면 힘이 딱 mg여야 한다는 데 왜 굳이 그렇다고 생각하는 거죠? mg보다 더 커도 물체를 들어올릴 수는 있는 데. 저렇게 공식을 만들려면 등속직선운동이라는 조건이 붙어야 하는 거 아닌가요? 왜 교과서에는 그런 조건이 전혀 안 붙어있는 것이죠?



profile_image 익명 작성일 -

첫번째로 등속직선운동이라는 가정이 필요없는 이유입니다
사실 이 부분을 설명하려면 일반물리학에서 다루는 보존력이라는 부분이 필요합니다
보존력이란것은 처음과 끝 사이의 값에만 영향을 받는데요
어떤 점a에서 b로 이동한다고 하면 그 a와 b사이의 거리에만 의존할뿐 a에서 b로 이동하는 경로에는 무관하다는 내용입니다 즉 경로에 독립적이라는 것인데요
위에서 쓰신 위치에너지에 대한 일도 보존력입니다 처음과 끝 사이의 변위인 h만 알고 나면 들어올리는데 필요한 에너지가 mgh라고 보는 것이죠 정리하면 처음과 최종 사이의 거리만 움직이는데 드는 힘만 계산하는거라서 어떤 운동을 하는가 그건 고려하지 않아도 된다는 얘기네요^_^

두번째로는 mg이상의 힘이작용할수도 있는데 왜 mgh로 따지는가 입니다
구체적으로는 이 문제는 역학적 에너지 보존법칙을 이용해 설명하려고 하는데요
역학적 에너지 보존법칙이란 외력이 없다했을때 운동에너지와 위치에너지의 합이 일정하다는 얘기입니다
mgh이상의 힘이 작용하면 mgh외에 남는 힘이 있겠죠? 이 힘은 운동에너지로 들어가서 속도를 높이는데 이용됩니다
mgh에서 mg는 아시다시피 중력이구요
지구상에 있는 모든 물체는 중력을 받잖아요
항상 중력을 받는데 위치에너지에 대한 일을 해주면 항상 받는 힘인 중력을 거스르고 일하는 것이기 때문에 mgh가 아니면 안됩니다
혹시나 지구가 아닌 다른 행성에서 g가 아니라 다른 값이 되면 모를까 위치에너지에 의한 일은 오로지 중력에 반대되서만 움직이는 힘이기 때문에 운동에너지를 고려하지 않는 경우에는 mgh로만 씁니다
복잡한 설명이지만 이해되시길 바랄게요^_^

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