8. 에너지 보존, Conservation of Energy

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1 8. 에너지 보존, Conservation of Energy
학번: 이름: 수업 중 필기, 수업 종료 후 제출. 비고립계, 열린 경계, 전체 에너지가 변할 수 잇다. 에너지 보전 법칙: 물리학, 생물학, 공학 고립계. 비보존력이 없다면 역학적 에너지 보존 법칙.. (이름이 힌트) 비보존력  내부에너지 일률

2 8.1 비고립계와 에너지 보존 Non-isolated System: Conservation of energy
비고립계: 질점에 힘이 작용하는 경우(앞 절에 다룬) 계와 ___이 상호작용 ________가 경계면을 통해 전달 7장까지 계의 에너지를 전달할 때 일에 의한 방법(힘과 변위의 내적). 일-에너지 정리 계에 대한 환경의 작용은 외력이 한 일 <>계 내부에 변화되는 양은 운동에너지 8절에서는 일이 아닌 다른 방법에 대해서 더 연구 -역학적 파동 (mechanical wave)은 매질을 통해 에너지 전달; 음파(공기, 스피커), 지진파(땅), 분자가 _______의 크기에 비해서 훨씬 큰 진폭을 가지고 움직임 - 열 또는 열전도 (heat) ______ 차이가 나는 두 개의 계를 접촉시켜 에너지를 전달, 분자가 _______의 크기에 비해서 비슷하거나 작은 정도의 진폭을 가지고 움직임 (커피잔의 금속 티스푼) 물질 전달 (matter transfer) 벽난로에 의해 더워진 공기 전기송전 (Electrical transmission), 전하에 의한 전류를 매개 전자기 복사 (electrical radiation), 매질 불필요, 빛, microwave, radio wave 에너지는 생성, 소멸되지 않고 보존된다. 단지 변환될 뿐 (보존될때까지 계속 추가) K+ U+ Eint=W+Q+TMW+TMT+TET+ETR

3 Non-isolated System: Conservation of energy
8.1 비고립계와 에너지 보존 Non-isolated System: Conservation of energy

4 8.2 고립계 Isolated System 외부의 힘이 책을 yi  yf로 올리면 중력위치에너지가 저장됨 W=Ug
책이 yf  yi 로 돌아오면서 중력이 한 일은 식 8.3 일-에너지 정리에 의하면 이 일이 책의 위치에너지로 축적됨 식 8.4 책과 지구로 된 계에서 yf 에서부터 관측을 하면 K+ Ug=0  Emech=0 이 관측을 하는 동안 비보전력이 없고 외력도 없다.

5 예제 8.2 날아서 멋지게 등장하는 배우 원운동 힘은 원주속력을 알아야.
예제 8.2 날아서 멋지게 등장하는 배우 원운동 힘은 원주속력을 알아야. 즉 배우가 무대에 발이 도착했을 때 수평성분의 속도를 알아야 중력위치에너지-운동에너지 구속가속도와 구심력구하기 모래 무게와 배우 무게가 구심력을 주어야 주어진 값 R, mactor, 모래 주머니의 질량과 각도의 관계는? 풀이 순서를 정하기 전에 모래주머니에 작용하는 무게가 버터야 할 힘을 먼저 파악해요. 배우의 몸무게만? NoNo 두 힘만 상쇄한다면 배우는 관성운동을 해야.. 모래 주머니 무게와 배우 무게 합력이 원운동을 가능하게 해야.

6 예제 8.3 용수철 총 K를 모르는 용수철이 장착된 총 0.12m압착된 총알 35g의 탄환
예제 8.3 용수철 총 K를 모르는 용수철이 장착된 총 0.12m압착된 총알 35g의 탄환 20m까지 올라간다고 (____위치에서부터의 높이) 1) k? B 위치의 탄환의 속도는 왜 _____ 위치에서부터의 높이라야 할까?

7 8.3 운동 마찰이 있는 상황 System with kinetic friction
통과

8 예제 8.4 용수철 총 time=0 6.0 Kg인 정지 블락, 12 N의 수평방향 힘으로 우측으로 d만큼 끈다.
예제 8.4 용수철 총 time=0 6.0 Kg인 정지 블락, 12 N의 수평방향 힘으로 우측으로 d만큼 끈다. 1) =0.15 d=3.0일때 블록의 속력은 2) 그림 b)처럼 의 각을 가진 힘인 경우 블록이 최대 속력을 가지게 되는 각도는? 수평방향의 힘이 커야 되지만, 마찰력이 작아야 되고. 마찰력이 작으려면 이 힘으로 중력을 상쇄해서 수직항력을 줄어야 한다. Trade-off가 필요

9 예제 8.5 고속도로 안전거리 확보. 속도가 두배가 되면.. 예제 8.6 블록-용수철계, 마찰 평면에서
예제 8.5 고속도로 안전거리 확보. 속도가 두배가 되면.. 예제 8.6 블록-용수철계, 마찰 평면에서 m = 1.6 kg, k = 1.0  103 N/m, cm 압축 마찰이 없을 때 평형위치 통화시 속력? 움직이는 순간 마찰력 4.0 N이 작용한느 경우의 어떻게 바뀌는가?

10 8.4 비보존력에 의한 역학적 에너지 변화 뉴턴 방정식보다 에너지로 문제가 풀기 편리할 때도
예제 경사면을 따라 나무 상자 내리기 m = 3.00 kg, d=1.00m, N의 마찰력 0.5 m 내려간 직후의 상자의 속력은? 평면에서도 5.00 N의 마찰력을 받는다면 정지할 때까지 도달하는 거리는?

11 예제 8.8 블록 용수철의 충돌 m = 0.8 kg, VA=1.2 m/s k = 5.0  102 N/m, 마찰 없을 때 최대 압축길이 =0.50이고 충돌직전 속력이 VA=1.2 m/s이면 최대 압축길이

12 예제 8.9 연결된 블록의 운동 m1 , m2 , k, 용수철이 평형일 때 두 질량을 매달앗다. M2가 정지하기까지 거리 h만큼 떨어진다면 운동마찰계수는? 거꾸로, ________에너지의 차이만큼 _____이 한일과 _____이 한 일로 전환된다는 물리적 상황을 먼저 생각해야..

13 8.5 일률 Power 순간일률 instantaneous power P=dE/dt,, 1W=1 J/s=1 kgm2/s2
𝑷= 𝒅𝒘 𝒅𝒕 = 𝑭 ∙ 𝒅 𝒓 𝒅𝒕 = 𝑭 ∙ 𝒗 마력 Horse power 1 hp=746 W  74 kg인 남성을 1초 만에 1미터 올리는 힘. 세단 승용차가 마력이라면… 100마리 말이 끄는 마차 (중세 유럽의 왕들도 8마리 마차 정도??) 1 kW/h= 1000W  3600 sec=3.60106 J

14 예제 8.10 실지 승강기의 설계시는에너지 절약을 위해서 승강기 1600 kg, 승객 200 kg
3.0 m/s로 상승, 마찰력 4000 N 전동기의 일률은 1.00 m/s2 가속시켜야 한다면 일률은

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