안녕 일게이들! 오랜만에 정보글로 돌아와서 정말 반가워 헤헤 아는 사람은 없겠지만 말이야...
물리학과를 전공하고 있고 또 물리를 좋아하다보니 전에도 물리관련 정보글로 찾아왔었어.
그런데 막상 흥미로운 주제로 다가오니, 기초적인 물리지식이 없어 이해하는데 난감해하는 게이들도 있더라구.
그렇기에 교수도 아니고 지금은 미국으로 유학온 일게이일 뿐이지만 여러가지로 도움을 주고 싶어서 물리학 강의를 열어보려해.
관심 없어도 어렵게 서술하진 않을테니 재밌게 보고갔으면 좋겠다!
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1-1. 물리학의 본질
물리학은 사람들이 자신들을 둘러싼 물리적인 세계를 설명하고자 하는 노력으로부터 발전해왔어. 이러한 노력들이 결실을 맺어 지금 현대문명에 지대한 영향을 끼치고 있지. 물리학은 여타 다른 과학과는 다르게 어느 한 상황에서 얻어진 실험 데이터에 근거하여 다른 상황에서 자연 현상이 어떻게 일어날 것인가를 정확하게 예측하는 능력이 있어. 이러한 예측 능력이 물리학을 현대 기술의 중심에 서도록 하였고, 우리들의 일상에 지금과 같이 엄청난 영향을 끼치게 된거지.
고전역학의 창시자 뉴턴
한 가지 예를 들어보자면, 로켓과 우주 탐험의 발전은 고전역학의 창시자였던 갈릴레이와 뉴턴의 물리 법칙에 뿌리를 두고있어. 또 수송 산업의 핵심인 엔진의 개발과 공기 역학적 운반체의 설계는 물리학에 주로 의존하고 있지. 그 뿐만아니라 의료기술, 통신기술에도 물리학은 적용되있으니, 현대 문명은 물리학으로 이루어졌다고 해도 과언이 아닐거야.
이처럼 물리학은 자연의 근본 원리를 다루는 학문이므로 여러 분야를 전공하는 학생들의 필수 과목이기도 해. 그럼 지금부터 본격적으로 알아보자!
1-2. 단위
물리 실험은 다양한 양의 측정을 포함하며 더 정확하고 재현성이 있는 측정이 되기 위하여 상당한 노력이 필요해. 그리고 이런 정확성과 재현성을 확보하기 위해 필요한 첫 단계는 측정하고자 하는 값의 단위를 정하는거야. 앞으로 내가 서술할때는 주로 SI단위계(SI Units)를 사용할거야. 국제협약으로서 이 단위계는
길이의 단위로 미터, 질량의 단위로 킬로그램, 시간의 단위로 초를 사용하지. SI단위계 말고 CGS단위계도 있는데 이 부분은 넘어가도록 하자.
이렇게 단위의 이름만 정해놓으면 아무 의미가 없겠지? 원래 미터는 북극점과 적도 사이의 지표를 따라 측정된 거리를 표준으로 정의되었었어. 그러나 더 정확한 기준이 제시될 필요가 대두하여 국제협악에 따라 0'c의 백금-이리듐 합금 막대 위에 정해진 두 점 사이의 거리가 미터로 정의되었어. 나중에 배우겠지만 금속은 자체 변성이 일어나기 때문에 이 기준은 사라지고 현재는 빛이 진공속에서 1/299,792,458초 동안 도달하는 거리가 미터가 되.
또 지금은 1초는 세슘 133이 방출하는 전자기파를 이용하여 측정하는데, 1초는 9192631770번의 파동주기가 나타날 때까지의 시간으로 정의되. 흔히 사용하는 몇초 몇분에도 이런 심오하고 정교한 기술이 들어가 있단다.
이렇게 미터, 킬로그램, 초만으로는 큰 물리량이나 작은 물리량을 표현하는데 한계가 있기때문에 10의 제곱수를 사용하여 표현하는 경우가 많아. 아래를 보고 참고하도록 하자!
SI단위계의 접두사
원래 단위를 배우면서 단위의 변환도 중요하게 배워둬야 하는데, 문제풀이를 목적으로 하는 글이 아니므로 그부분은 넘어가자!
1-3. 수학과 물리학
오늘수업의 마지막 파트야. 이 부분은 내 글에서 앞으로 많이 쓰일거니까 잘 이해하도록 하길바래!
먼저 삼각법이야. 흔히들 삼각함수라고 알고 있을텐데 그 내용 맞아 ㅋㅋ. 삼각함수가 중요하게 쓰이는 이유는 Sin,Cos,Tan마다 고유한 성질을 가지고 있기 때문이야. 이는 물리학적 문제를 해결하는데 요긴하게 쓰인다!
여러가지 삼각함수
삼각함수는 위와 같아. 아마 고등학교 수업시간때 자지 않았더라면 다 알거라고봐!
다음은 스칼라와 벡터야. 이과 게이들은 알겠지만 문과게이들은 다소 생소할거같아서 설명하고 넘어갈게. 쉽게 설명하자면 스칼라는 크기를 의미한다면, 벡터는 그 크기에 방향까지 포함된거야. 예를 들어 부피나 시간은 스칼라이고, 속도(Velocity)같은 경우는 벡터인거야. 속도는 속력에다가 방향까지 추가된 의미를 가지고 있거든. 속력과 속도의 차이 확실히 알겠지? 여튼 스칼라와 벡터의 근본적인 차이는 그 물리량이 방향을 가지느냐 가지지 않느냐 이거인거야. 벡터는 방향이 있고 스칼라는 방향이없다. 확실히 이해하길 바래.
마지막으로 벡터의 연산만 간단하게 알아보자. 문과게이들도 있으니 깊게 설명하진 않을거야.
간혹 문제를 풀거나 응용하다보면 한 벡터를 다른 벡터와 더할 필요가 생겨. 이때 더하는 과정에서 두 벡터의 크기와 방향을 모두 고려해야해. 가장 간단한 예로는 두 벡터가 같은 방향을 가질 경우야. 이때는 방향이 같으므로 크기만 더해준다고 생각할 수 있지. 그러나 방향이 다르다면?
이 때 주로 사용하는 방법이 평행사변형법과 삼각형법이야. 두 벡터를 더한다해도 결과적으로 도달한 거리와 방향만 같으면 되므로 말그대로 두 벡터를 이어서 그린뒤 결과적으로 도달하는 위치를 나타내는 방법이야.
벡터의 덧셈(삼각형법)
아 참! 벡터는 화살표를 이용하여 나타내니까 다음 글에 나오게되면 이해할 수 있도록! 뺄셈은 똑같에 위의 그림에서 V벡터와 W벡터를 더한 V+W벡터가 H벡터라면, H=V+W라고 표현되지? 여기서 식을 변형하여 H-V=W 혹은 H-W=V라는 뺄셈을 도출할 수 있어. 벡터의 성분도 중요하지만 내가 앞으로 서술해갈 내용은 그리 어렵지 않을것이므로 이정도면 될거같아.
그럼 마지막 예제로 이해를 돕고 끝마칠게.
예제 1-1). 사진은 노무현 대통령이 생전 연설중 입으로 무언가가 날라오는 장면이다. 사진의 빨간벡터가 D벡터라면,
-D벡터의 물리학적 의미는 무엇인가?
긴 글 읽느라 수고했고 다음에 보자 헤헤
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사진은 네이버, 일베에서 퍼왔으며
참고문헌은 일반물리학(일반물리학교재편찬위원회)