물리1 일-에너지 정리 질문드려요

물체를 등속으로 수직으로움직이면 그건 일을한게 맞죠. 운동에너지는 그대로지만 위치에너지가 변하죠. 한일은 운동에너지 변화라기보단 역학적에너지 변화라고 하는게 맞는겁니다.

두번째질문은( 중력이 한 일= 운동에너지 증가량=위치에너지 감소량 )이라고 하는게 맞겟네요.

물체 A가 물체 B에 W만큼의 일을 하면 B의 에너지는 W만큼 증가하고 A의 에너지는 W만큼 증가합니다.

 

이처럼 일을 하면 일을 받는 물체의 에너지가 증가하는데, 어떤 에너지가 증가할지는 경우에 따라 다 다릅니다.

 

그런데 반드시 운동에너지가 증가하는 경우가 있는데 그것이 바로 유명한 일-에너지 정리입니다.

 

일-에너지 정리는 그냥 아무 일이 아니라 다음과 같습니다.

 

물체에 작용하는 합력이 한 일은 그 물체의 운동에너지 변화량과 같다. 여기서 합력이 한 일이라는 것이 매우 중요합니다. 일-에너지 정리는 바로 뉴턴의 운동방정식 F = ma 와 똑같은 내용인데, 이 식에서 F가 바로 물체에 작용하는 힘을 모두 더한 합력입니다. 물체가 합력을 받으면 가속도가 생겨서 속력이 증가하는데, 그렇게 속력이 증가한 운동에너지 차이는 바로 합력이 한 일과 같다는 것입니다.

 

님이 예로 든 물체를 등속도로 들어올리면 물체에는 두 종류의 힘이 작용합니다. 하나는 물체를 아래로 잡아당기는 중력이고 다른 하나는 내가 물체를 위로 들어올리는 힘입니다.

 

내가 질량이 m 인 물체를 등속도로 들어올리려면 물체에 작용한 합력이 0이어야 하므로 내가 들어올린 힘은 중력과 크기가 같은 mg 이어야만 합니다. 그래서 내가 물체에 한 일은 mgh 인데, 일-에너지 정리는 내가 한 일에만 작용할 수는 없습니다. 일-에너지 정리는 물체에 작용하는 합력이 한 일에만 적용하는데, 이 경우 물체에 작용한 합력은 0입니다. 그래서 합력이 한 일은 0이고 운동에너지는 바뀌지 않았지요.

 

참고로 내가 물체에 해준 일은 +mgh 이고 중력이 물체에 한 일은 -mgh 입니다. 그래서 내가 물체에 한 일은 중력이 다시 빼앗아 갔습니다. 물체에 마이너스의 일을 하면 물체로부터 일을 뺏어와서 그 물체의 에너지가 감소하게 됩니다.

 

이런 문제에 대해 더 자세히 알고 싶으면 다음 링크를 참고하세요.

 

http://kin.naver.com/open100/detail.nhn?d1id=11&dirId=1114&docId=1025845