물리학1 강의 계획서 ( 학기 ) 기간 : (월) ~ (화)

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1 물리학1 강의 계획서 ( 2015-1 학기 ) 기간 : 2015. 3. 2(월) ~ 2015. 6. 16(화)
기간 : (월) ~ (화) 담당 교수 : 남 기 권 강의 시간 : 강의실 :

2 교재 : 대학물리학 I (대학물리학 교재편찬위원회 역)
원제 : Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics 8th Edition 원저 : John W. Jewett, Jr., Raymond A. Serway 강의 내용 : 1장 ~ 15장, 19장 ~ 22장 강의 내용의 흐름에 별 영향이 없을 경우에 일부 절과 장을 제외! 성적 : 출석 10% + 과제 10% + 시험 2회 80% = 100 % 출석 : 25점( 1시간 결석시 2점 감점, 수업 일수 ¼ 이상 결석시 ‘F’ 처리) 과제 : 25점( 장별 선택된 : 마지막 시험일에 일괄 제출) 시험 : 2회 실시( 1회당 100점 만점*2 = 총 200점 만점) 기본 성적 범위 : A(20%), B(30%), C(40%), D~F(10%) (+10%)

3 Ch.1 물리학과 측정(Physics and Measurement)
1.0 물리학이란… 1.1 길이, 질량 그리고 시간의 표준 1.2 차원 분석 1.3 단위의 환산 1.4 어림과 크기의 정도 계산 1.5 유효 숫자

4 1.0 물리학이란… 물리학은 실험적인 관측과 정량적인 측정에 기초를 두고 있다.
물리학의 주 목표 : 자연현상을 지배하는 한정된 수의 기본 법칙을 찾아서 임의로 설정한 실험 결과들을 예측할 수 있는 이론을 개발하는 것이다. 위의 기본 법칙(Law)과 이론(Theory)들은 수학이라는 언어로 표현된다. 이론적인 예측과 실험 결과 사이에 모순이 제기되면 그 모순을 제거하기 위한 새로운 이론이나 수정된 이론이 제시되어야 한다. 많은 경우에 어떤 이론은 제한된 조건하에서만 성립한다. 이러한 경우 제한 없이도 성립할 수 있는 더 일반적인 이론이 있을 수 있다. 예) 보통의 속력으로 움직이는 물체 ~ Newton 운동법칙 느린 속력으로 움직이는 물체뿐만 아니라 빛의 속력에 견줄 만큼 빠르게 움직이는 물체 ~ Einstein의 (특수)상대성 이론 고전 물리학은 고전역학(Newton역학), 열역학, 광학, 전자기학 등에서 1900년 이전에 밝혀진 이론, 개념, 법칙, 실험을 포함한다. 현대물리학은 19세기 말에 시작되었다. (상대성 이론, 양자역학, …)

5 1.1 길이, 질량 그리고 시간의 표준(Standards of Length, Mass, and Time)
물리학의 법칙들은 물리량들의 수학적인 관계로 표현된다. 과학에서 사용되는 기본적인 물리량들에 대한 표준을 SI 단위계라고 부른다. SI 단위계 : 시간-초(s), 길이-미터(m), 질량-킬로그램(kg) … “기본단위” 전류-암페어(A), 광도-칸델라(cd), 온도-켈빈(K), 물질의 양-몰(mole), … 부가적인 다른 SI 단위들 길이: 진공 중에서 빛이 1/299,792,458 초 동안 이동한 거리를 1 미터로 정의(1983년) 질량: 프랑스 국제 도량형국에 보관되어 있는 백금-이리듐 합금의 특별한 봉의 질량으로 정의 시간: 세슘(Cs)원자의 에너지 준위가 가장 낮은 두 상태 사이의 마이크로파에 의한 흡수 방출 진동이 9,192,631,770번 일어나는 시간을 1초로 정의(1967년) 이러한 단위들은 기본단위와 기본단위의 수학적인 조합인 유도단위가 있다. - 유도단위의 예) 넓이(두 길이의 곱), 속력(길이와 시간의 비), 밀도(density) : …

6 1.2 차원 분석(Dimensional Analysis) Length [L] Mass [M] Time [T]
차원: 어떤 물리량의 물리적 성질을 나타냄 차원 분석 : - 대수적인 양으로 취급할 수 있다. - 물리적인 양은 같은 차원일 때만 더하거나 뺄 수 있다. - 방정식에서 양변의 양은 같은 차원을 가져야 한다. 예) 다음 표현식에서 적당한 지수(n, m)의 값은 무엇인가?

7 1.3 단위의 환산 (Conversion of Units)
1 yard=36 inch = 3 ft = m -1120년 영국 왕의 코끝에서부터 쭉 뻗은 팔의 손가락 끝 까지 길이 1 ft =30.48 cm - 프랑스 루이 14세의 발 길이 1 mile = km 1 m = in = ft 1 in = 2.54 cm 1 pound (lb) = 16 ounce (oz) = g …

8 1.3 단위의 환산 – CGS 단위계 vs MKS 단위계
m = 100 cm, kg = 1000 g, sec … 많은 물리학자들이 여전히 사용하고 있음 속도: m/sec = 100cm/sec 힘: Newton = 105 dyne f = ma = mx거리/sec2 에너지: Joule = 107 erg E = 힘x거리 밀도: kg/m3 = 10-3 g/cm3 (비중은 1 g/cm3 에 대한 비를 말함)

9 1.3 단위의 환산 – 과학적 표기법(10의 거듭제곱)

10 1.4 어림과 크기의 정도 계산(Estimates and Order-of-Magnitude Calculations)
크기의 정도를 구하는 방법 1과 10 사이의 수에 10의 멱(거듭제곱 지수)을 곱한 과학적 표기법으로 수를 나타낸다. 예) 720 m = 7.2ⅹ102 m, m = 2.1ⅹ10－3 m 2. 곱하는 수가 3.162(10의 제곱근)보다 작으면, 수의 크기의 정도는 과학적 표기법에서 10의 거듭제곱이 된다. 만일 곱하는 수가 3.162보다 크면, 수의 크기의 정도는 과학적 표기법에서 나타낸 10의 거듭제곱보다 하나 더 크게 된다. 10x 에서 x를 반올림하여 정수로 나타내는 표기법을 말함. 예) m ∼ 10－2m m ∼ 10－3m 420m ∼ 103m

11 1.5 유효 숫자 (Significant Figures)
여러 가지 양을 곱할 때나 나눌 때, 결과 값의 유효 숫자 수는 곱하는 양 중 가장 작은 유효숫자 수와 같다. 숫자를 더하거나 뺄 때, 결과값에서의 소수점 이하 자릿수는 계산 과정에 포함된 숫자 중 소수점 이하 자릿수가 가장 작은 것과 같아야 한다. 예: 12.71 X 3.46 = =

12 *****[주의]***** “자리수” “자리수”