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생활공학73

[기초물리] 3-4 전자기 유도 이용 (20.10.30 추가) 전자기 유도 현상을 이용한 대표적인 기구에는 발전기와 변압기가 있습니다. 그 밖에 도난 방지 장치, 자전거의 전조등, 전화 및 교통 카드, 자기 테이프 등 여러 가지가 우리 생활에 이용되고 있습니다. 1. 퀵보드 바퀴 어린이들이 많이 타고 즐기는 퀵보드는 정지해 있으면 빛을 내지 않다가 움직이면 여러가지 색의 빛을 냅니다. 이것은 바퀴에 소형 발전기가 들어 있기 때문입니다. 퀵보드를 미는 힘이 바퀴에 들어 있는 발전기를 돌려 전기를 만들고, 이 전기가 발광 다이오드를 켜 빛을 내는 것입니다. 퀵보드 바퀴의 구조는 바퀴축에 고정된 영구 자석이 여러 개의 원을 그리며 설치되어 있고 그 주위를 철심에 감긴 코일이 바퀴와 함께 돌아가게 만들어져 있습니다. 바퀴가 돌면 코일이 영구 자석 주위를 돌게 되고, 코일에.. 2020. 10. 14.
[기초물리] 3-3 전기와 자기(전자기유도) 도선에 전류를 흘려 주면 근처에 놓인 나침반의 자침이 움직이는 것을 볼 수 있습니다. 이것은 도선에 전류가 흐르면 그 주위에 자기장이 생겨 그 영향으로 나침반의 자침이 움직이기 때문입니다. 전 포스트에서 전기장, 자기장에 대해 배웠는데 이번 포스트는 이 둘의 관계에 대해 이야기 하려고 합니다. 직선 도선에 전류가 흐르면 그 쥐위에 도선을 중심으로 동심원 모양의 자기장이 생깁니다. 여러 나침반을 두어 자기장의 방향을 살펴보면 전류의 방향으로 오른나사를 진행시킬 때 나사가 돌아가는 방향입니다. 오른손의 엄지손가락을 네 손가락과 수직이 되도록 편 다음 전류의 방향으로 엄지손가락을 향하게 하고 나머지 네 손가락으로 도선을 감아쥐었을 때 네 손가락이 감기는 방향이 자기장의 방향입니다. 이것이 앙페르의 법칙입니다... 2020. 10. 14.
[기초물리] 3-2 자기장 저번 포스팅에서 전기장에 대해 공부를 해보았습니다. 모든 물질은 원자와 전자로 이루어져 있고 자유전자의 이동으로 인해 (+)전하 혹은 (-)전하를 띤 물질로 변하여 주변에 전기장이 발생한다고 했습니다. 이번에 알아볼 내용은 전기장과 짝을 이루는 자기장입니다. 자성을 지닌 물체는 금속과 같은 물체에 자기력을 작용하는데, 이때 자기력이 미치는 영역을 자기장이라고 합니다. 그럼 자성부터 좀 더 자세히 알아보도록 하겠습니다. 지구상에는 다양한 물질이 있습니다. 그 중에 특이한 돌이 있는데 이 돌은 철, 니켈, 크롬과 같은 금속을 끌어당기는 성질이 있습니다. 이 성질을 자성이라고 하며, 자성을 띠고 있는 물체를 우리가 흔히 알고 있는 자석(magnet)이라고 합니다. 꼭 자석이 아니더라도 자성을 띠는 물질을 자성.. 2020. 10. 14.
[기초물리] 3-1 전기장 건조한 날 에보나이트 막대나 유리 막대 등을 털가죽이나 명주 헝겊으로 문지르면 에보나이트 막대와 유리 막대, 털가죽과 명주 헝겊은 다른 물체를 끌어당기는 성질을 띠게 됩니다. 이와 같이 물체를 마찰시킬 때 생기는 전기를 마찰 전기라고 하며, 물체가 전기를 띠게 되는 현상을 대전, 대전된 물체를 대전체라고 합니다. 대전체가 띠고 있는 전기를 전하(electric charge)라고 하며, 그 양을 전하량 또는 전기량이고 합니다. 이것이 모든 전기적 현상의 근원이며 전기장이 발생되는 원인입니다. 이 대전체는 서로를 밀어내거나 끌어당깁니다. 이 사실로부터 물체를 마찰시킬 때 생기는 마찰 전기에는 두 종류가 있음을 알고 미국의 과학자 프랭클린이 양전하와 음전하로 이름 붙인 두 종류의 전하가 존재함을 입증했습니다... 2020. 10. 13.
[기초물리] 2-3 일반 상대성 이론 기존에 우리가 알고 있는 중력은 단순한 힘의 한 종류였습니다. 그러나 일반 상대성 이론에서는 중력이 시간과 공간을 왜곡한다고 합니다. 이에 대해서 왜 이러한 현상이 발생하는지 또 어떻게 이해해야 하는지 간략하게 설명해보겠습니다. 물체가 운동을 한다는 것은 물체의 위치가 시간에 따라 변하는 것이므로 물체의 운동을 기술하기 위해서는 시간에 따른 물체의 위치 변화를 알아야 합니다. 물체의 위치는 기준점으로부터의 거리와 방향으로 표현하므로 좌표계가 필요합니다. 좌표계는 관찰자가 물체의 위치를 측정하는 기준이므로 관찰자가 정지되어 있는 좌표계(관성 좌표계)와 관찰자가 움직이는 가속 좌표계로 나뉩니다. 관성 좌표계는 정지 또는 등속 운동하는 관찰자를 기준으로 정한 좌표계입니다. 뉴턴의 운동 제1법칙이 성립하는 좌표.. 2020. 10. 13.
[기초물리]2-2 특수 상대성 이론 특수 상대성 이론을 간략히 말하면 속력에 따라 시간과 공간이 왜곡되는 현상을 설명한 이론입니다. 느린 속력에서는 시간과 공간이 일반 역학에 의해 이해될 수 있으나 매우 바른 속력에서는 특수 상대성 이론이 적용되어야만 정확하게 시간과 공간을 이해할 수 있습니다. 가장 빠른 속도로 움직이는 것이 무엇이 있을까요? 바로 빛입니다. 빛은 좁은 의미에서 사람이 맨눈으로 볼 수 있는 가시관선 즉 400 ~ 700 nm 정도의 짧은 파장을 가지고 있는 전자기파를 뜻합니다. 넓은 의미에서의 빛은 모든 종류의 전자기파를 지칭합니다. 18세기가지는 빛이 파동인지 입자인지 논쟁이 끊이 않았지만 현재에는 빛은 파동성과 입자성을 모두 가지고 있다고 밝혀져 이를 빛의 이중성으로 설명하고 있습니다. 많은 학자들이 빛의 속도를 측정.. 2020. 10. 8.
[기초물리]2-1 만유인력의 발견 만유인력의 발견은 역학의 발전에 커다란 영향을 끼쳤습니다. 역학의 원리를 과학적으로 풀이하고 현상을 논리적으로 이해할 수 있는 발판이 되었습니다. 천체 물리학에서도 천체의 움직임을 이해하는 데 만유인력이 중요한 역할을 합니다. 중세 시대에 코페르니쿠스가 지구와 행성들이 태양을 중심으로 돈다는 지동설을 주장한 이후 천동설과 논쟁이 많았습니다. 케플러는 수십 년 동안 관측한 자료를 분석하여 행성의 운동에 대해 세 가지 규칙성을 발견하였습니다. 행성의 운동궤도가 기하학적으로 완벽한 원이 아니라 타원이라는 새로운 이론을 내세웠습니다. 이 케플러의 발견은 이후 뉴턴이 만유인력 법칙을 정립하는 데 매우 중요한 역할을 합니다. 그럼 만유인력보다 케플러의 세 가지 법칙에 대해 알아봅시다. 타원 궤도 법칙(케플러 제1법.. 2020. 10. 8.
[기초물리]1-3 일과 역학적 에너지 일에 대한 물리학적인 개념을 학습하고 일상생활에서 사용하는 일과 과학에서 사용하는 일의 차이를 알아보려고 합니다. 과학적 의미의 일과 일상생활에서 사용하는 일의 의미는 다릅니다. 과학에서는 질량이 있는 물체에 힘을 가하여 힘의 방향으로 물체가 이동하였을 때 일을 하였다고 말합니다. 물체에 일정한 힘 F가 작용하는 동안 물체가 힘의 방향으로 거리 s만큼 이동하였다면 이때 힘 F가 한 일 W는 다음과 같습니다. 일의 단위는 J(Joule)이 사용됩니다. 1J은 1N의 힘이 작용하는 동안 물체가 힘의 방향으로 1m 이동하였을 때 힘이 한 일의 양입니다. 만약에 물체가 힘의 방향과 이동 방향이 다르면 어떻게 되는 걸까요? 힘의 방향과 변위의 방향이 각 를 이룰 때 물체의 이동 방향에 수직한 방향의 힘 는 일을 .. 2020. 10. 7.
[기초물리]1-2 운동 법칙과 운동량 물리학에서 사용되는 힘에 대해 알아보고, 힘에 대한 물리학적인 의미를 통해 뉴턴의 3가지 운동 법칙과 여러 가지 힘에 대해 알아볼 것입니다. 또 충격량과 운동량의 관계를 이해하고 실생활에 어떻게 활용되는지 알아보도록 봅시다. 힘이란 무엇을까요? 물리학에서 힘에 대한 정의는 물체의 모양을 변형시키거나 물체의 운동 상태를 변화시키는 원인이 되는 것입니다. 힘은 3가지 요소로 이루어져 있는데요 힘의 크기, 힘의 방향, 힘의 작용점을 힘의 3요소라고 일컫습니다. 힘의 작용에 따른 효과를 알아보려면 이 3요소를 파악해야 합니다. 힘의 단위는 흔히 N(뉴턴)을 많이 쓰입니다. 지구 표면에서 1kg인 추의 무게를 힘의 단위로 하여 1kgf(kilogram force)라고도 하는데 이때 1kgf=9.8N이 됩니다. 힘.. 2020. 10. 7.
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