악동의 물리로그

대학에 들어가고, 전공을 선택 한 후 지금까지 "전공이 뭐니? -> 물리요. -> 히익?!" 으로 이어지는, 뭐랄까.. "몇년생이니? -> 2002년요 -> 그럼 월드컵 못봤겠네?" 같은, 도무지 이 뒤에는 무슨 반응을 어떻게 해야할지 아직도 모르겠는 대화를 참 많이 겪었습니다. 어떤 이유로든 물리학과 진학을 생각하고 있는 학생이나, 밖에서 물리를 전공한 사람을 만났을때, 더 이상 놀람에서 대화가 끊어지지 않도록, 그리고 혹시나 물리를 좋아하는 사람에게 관심이 있....을리가 없겠지. 아무튼 물리학과에서 무엇을 배우는지 학부과정에서 제가 배웠던 과목을 기준으로 정리를 해 보고자 합니다. 저는 학부, 대학원에서 물리를 전공 했습니다. 중학교때 까지는 막연히 기계공학을 공부하고 싶다는 생각이 있긴 했지만, ..

[033] 지금까지 힘과 운동 그리고 뉴턴의 운동법칙과 그 의미를 알아봤고, 이를 바탕으로 물체의 운동을 어떻게 해석 할 수 있는지 알아봤다. 이번에는 계의 에너지에 대한 이야기를 해 볼텐데, 아무래도 우리가 일상적으로 사용하는 '에너지' 라는 단어의 의미와는 좀 다른 개념이 필요한 이야기가 될 것으로 생각된다. 에너지는 아주 다양한 형태로 존재하는데, 우리 주변에서 일어나는 모든 물리적 현상은 에너지와 에너지의 전달과 에너지의 변형 (transformation) 과 관련되어있다. 말 그대로 '모든' 현상이 에너지와 관련되어 있는데, 정작 우리에게 '에너지' 자체에 대한 정의나 개념은 상당히 추상적인게 사실이다. 누가 '에너지가 대체 뭐냐?' 라고 묻는다면 뭐라고 대답 할 수 있을까? 물을 부은 냄비를 ..

[032] 물리에서 말하는 힘과 질량의 개념을 알아봤고, 이를 바탕으로 뉴턴의 세 가지 운동 법칙에 대한 이야기를 했다. 이제 아주 약간 복잡한 운동에 대한 이야기를 할텐데, 운동의 중심으로부터 일정한 거리만큼 떨어진 위치를 회전하는 운동이다. 앞에서 잠시 언급한대로 회전운동은 가속운동이기 때문에 일정한 속력으로 회전하기 위해서도 힘이 필요하다. 즉, 힘이 가해지지 않으면 운동상태가 변하지 않았던 직선운동과는 차이가 있다. 이런 상황은 어떻게 접근해서 운동을 기술하는지 알아보자. [032-01] 일정한 속력으로 회전하는 물체 - 등속 원운동 위 그림과 같이 운동의 중심에서 r 만큼 떨어진 위치를 속력 v 로 회전하기 위해 필요한 가속도는 다음으로 표현된다. 이 가속도는 방향이 항상 운동의 중심을 향하기 ..

[031.5] [032] 일정한 회전운동을 쓰다보니, 구심 가속도의 크기에 대한 이야기를 하지 않을 수 없고, 또 이건 일정한 속력을 갖는 운동 즉, 일정한 주기를 갖는 주기 운동이라 이에 대해서 약간 정리를 하고자 한다. [031.5-01] 일정한 속력을 갖는 원운동 - uniform circular motion 위의 첫번째 그림과 같은, 교차로를 빠져나가지 못하고 계속 돌고있는 차가 있다고 생각해보자. 근데 어쩐일인지 이 차가 일정한 속력으로 교차로를 뱅뱅 돌고 있더라는 것. 이와같이 운동의 중심으로부터 일정한 거리만큼 떨어진 원형 궤도를 일정한 속력으로 회전하는 운동을 등속원운동 (uniform circular motion) 이라 부른다. "등속"원운동이래놓고 하고자 하는 얘기는 이게 가속운동이라는..

[031] 물체의 운동을 변화시키는 요소가 없는 상황의 1,2차원 운동을 바탕으로 변위, 속도, 가속도에 대한 이야기를 했다. 이제 물체의 운동에 영향을 주는 요소가 존재하는 경우를 다뤄 볼 차례인데, 여기에서 주로 다루는 개념은 물체에 작용한 힘과 물체의 질량이다. 그리고, 뉴턴이 330년 전에 체계화 한 힘과 질량을 다루는 기본법칙과 동력학 (Dynamics) 의 기초적인 이야기를 해보자. * 챕터의 원래 제목은 운동의 법칙 이지만, 뉴턴의 운동 법칙으로 바꿔 썼다. ** 챕터 단위로 작성 할 계획이라 글이 좀 길다. [031-01] 힘 (Force) 의 개념 물리에서 의미하는 힘은 물체의 운동을 변화시키는 원인이다. 멈춰있는 공을 움직이게 하거나, 움직이는 공을 멈추거나, 벽을 밀거나, 달이 지구 ..

[003] 근래에 블루라이트를 차단해준다는 렌즈를 사용하는 안경들을 많이 추천하길래 광학필터를 만들었던 경험을 바탕으로 블루라이트가 차단되는 렌즈의 원리를 적어볼까 한다. 블루라이트가 얼마나 위험하고, 눈에 안좋고 하는 얘기는 아는게 없어서 할 얘기가 없고, 원리에 대한 이야기만 할 생각이다. [003-00] 요약부터 쓰다보니 길어져서 요약을 앞에 배치했다. 관심있는 사람은 내용도 보면 됨. 1. 블루라이트는 가시광선 중에도 파장이 아주 짧은 근자외선과 보라색을 포함하는 빛을 의미하고, 블루라이트 차단 렌즈는 이 파장의 빛만 투과시키지 않는 기능을 함 2. 파동의 소멸간섭을 이용하는게 포인트, 렌즈의 바깥면 (빛이 들어오는 면) 에 소멸간섭이 일어나는 층을 쌓고, 반대면에는 비반사코팅을 해서 각 면에서 ..

[030] 직선 위를 움직이는 운동에 대한 1차원 운동을 다뤘으니, 이제 평면 위를 움직이는 2차원 운동에 대해 알아보자. 주 교재의 네번째 챕터에 대한 이야기이고, 벡터와 좌표계에 대한 이야기를 함께 하려고 한다. 당연한 얘기지만, 2차원 운동은 1차원 운동에서 정의한 변위, 속도, 가속도 등의 정의와 수학적 표현을 그대로 사용하는데, 차이라면 일차원에서 양, 음의 부호가 방향을 의미했던 변위가 이제 온전한 벡터의 형태로 기술된다는 것 이다. [030-01] 위치벡터와 변위벡터 - Position vector & Displacement vector 1차원 운동에서 하나의 숫자로 표현되었던 물체(입자)의 위치는 이제 한쌍의 숫자로 표현되고, 입자의 위치와 방향을 나타내는 벡터는 위치벡터 (position..

[029] 가능한 짧게, 각 단어들의 정의를 명확하게 하는 정도로 알아보려고 한다. 글 중간중간 물론 간단한 수식이 나오겠지만, 그들이 나타나기 위해 필요한 가장 기본적인 개념부터 하나하나 밝히면서 진행 할 생각이다. [029-01] 운동역학 - Kinematics 물체의 운동에 영향을 줄 수 있는 외부와의 상호작용이 없는 조건에서 물체의 운동을 다룸. 여기서는 그 중에서도 물체가 1차원운동을 하는 즉, 직선 위를 움직이는 경우만 다루기로 함. kinematics 라는 단어를 사용하긴 했지만, 움직이는 물체에 관한 것을 다룬다면 모두 역학의 범주에 들어간다. [029-02] 운동 - Motion 물리에서는 모든 물체의 운동을 다음 세 가지 범주로 구분하여 다룸 1. 병진운동. Translational m..

[028] 역학 : Mechanics 에 대한 이야기를 시작하기 전에 측정과 차원 그리고 숫자가 갖는 의미에 대해서 짧게 다루고 넘어가려고 한다. [028-01] 물리 물리의 주 목적은 자연현상과 관계된 기본 법칙을 알아내고, 이를 바탕으로 이론을 발전시켜 앞으로 일어 날 수 있는 현상이나 실험 결과를 예측하는 것이다. 이론 형성에 이용되는 기본 법칙은 수학의 언어로 표현되며, 이는 이론과 실험을 연결하는 다리 역할을 한다. [028-02] 차원 - Dimension 우리가 다루고 있는 현상 또는 개념을 구성하는 양(Quantity)이 물리적으로 어떤 의미를 갖는지 나타내는 것을 차원(Dimensioin)이라 한다. 예를들어, 60, 60, 60 이라는 세 개의 숫자는 모두 같은 숫자 이지만, 그 뒤에 ..

[027] 일반물리에서 다루는 현대물리 영역은 알아봤고, 이제 고전물리 과정을 할 차례인데, 그 전에 책의 구성이 어떻게 이루어져 있는지 알아보자. 어떤 책이든 차례와 머릿말을 보고 저자가 어떤 이야기를 하고 싶은지, 그 이야기를 어떤 순서로 풀어가려고 하는지를 먼저 알아보는건 참 중요한 과정이라고 생각한다. 물론 이 책은 교재니까 머릿말은 건너뛰고 교재를 구성하고 있는 내용의 큰 가지가 무엇인지, 1500 페이지가 넘는 이 두꺼운 책이 어떤 내용을 담고 있는지, 나아가 이 페이지를 보고 있는 우리가 관심있는 물리 라는게 도대체 무엇을 다루는 학문인지 대충 알아보는 시간이 되면 좋겠다. [027-01] 구성 책은 총 6개의 파트, 46개의 섹션으로 구성되어 있으며, 각 섹션은 위 그림의 오른쪽과 같이 다..