3 - 1 과학 [ 일과 에너지 ]

일

과학에서의 일 : 물체에 힘을 작용하여 힘의 방향으로 이동시킬 때 일을 한다고 한다.

 - 일의 양 : 물체에 한 일의 양은 물체에 작용하는 힘의 크기와 이동 거리의 곱이다.

일 = 힘×힘의 방향으로 이동한 거리

 - 일의 단위 : J(줄) -> 물체에 1N의 힘을 작용하여 힘의 방향으로 1m 이동시킬 때 한 일의 양은 1J이다.

 

일의 양 구하기

* 무게 = 중력 = 9.8x질량

 

일과 에너지의 관계

에너지 : 일을 할 수 있는 능력 -> 일과 에너지는 서로 전환될 수 있다.

1. 어떤 물체가 외부로부터 일을 받으면 받은 일의 양만큼 물체의 에너지는 증가하고, 물체가 외부에 일을 하면 한 일 만큼 물체의 에너지는 감소한다.

2. 에너지의 단위: J(줄) -> 일의 단위와 같다.

3. 중력에 의한 위치 에너지와 일 : 어떤 높이에 있는 물체가 가지는 중력에 의한 위치 에너지 = 물체를 들어 올릴 떄 한 일 = 물체가 기준면까지 낙하하면서 할 수 있는 일

4. 운동 에너지와 일 : 수평면에서 물체가 가지는 운동 에너지 = 물체에 해 준 일 = 물체가 정지할 때까지 할 수 있는 일

 

일과 에너지의 관계

1. 일이 에너지로 전환되는 경우 : 추를 들어 올리는 일을 하면 추의 위치 에너지는 증가하고, 줄을 놓으면 중력이 한 일만큰 추의 운동 에너지가 증가한다.

2. 에너지가 일로 전환되는 경우 : 낙하하는 추가 말뚝과 충돌하면 말뚝을 박는 일을 한만큼 추의 운동 에너지는 감소한다

 

중력에 의한 위치 에너지

중력에 의한 위치 에너지 : 중력이 작용하는 곳에서 기주면으로부터 높은 곳에 있는 물체가 가지는 에너지

중력에 의한에너지 = 9.8×질량×높이

중력에 의한 위치 에너지의 크기

쇠구슬을 높은 곳에서 굴려 나무 도막을 움직이게 할 떄 위치 에너지가 클수록 나무 도막은 멀리 이동한다

 - 질량과 위치 에너지 : 쇠구슬을 같은 높이에서 놓을 때 질량을 2배 3배로 하면 쇠구슬의 위치 에너지가 증가하여 나무 도박이 이동하는 거리도 2배 3배가 된다.

 - 높이와 위치 에너지 : 질량이 같은 쇠구슬을 놓는 높이를 2배 3배로 하면 쇠구슬의 위치 에너지가 증가하여 나무 도박이 이동하는 거리도 2배 3배가 된다.

 

운동 에너지

운동 에너지 : 운동하는 물체가 가지는 에너지

운동 에너지와 일 : 구슬이 움직이다 정지해 있는 나무 도막과 충돌하면, 나무 도박은 이동하다 멈춘다. 이때 구슬의 운동 에너지는 나무 도막을 미는 일로 전환된다 -> 나무 도막의 이동 거리는 구슬의 운동 에너지에 비례한다.

운동 에너지의 크기 : 물체의 질량과 속력의 제곱에 각각 비례한다