일, 에너지, 일률 | 정의, 단위, 특징, 에너지 종류(운동, 위치, 스프링)

일, 에너지, 그리고 일률에 대해서 알아보겠습니다.

 

일, 에너지, 일률 이미지

 

 

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일

힘(force)을 들여서 물체(object)의 위치를 이동(displacement)시키는 것입니다.

일의 정의

일 영어로

일은 영어로 Work입니다.

 

일의 공식

일의 공식은 다음과 같습니다.

일(work)의 공식

 

일의 단위

일의 단위는 J(N·m) 입니다.

일(work)의 단위

일의 특징

• 일을 정확히 구하려면 코사인식 또한 포함시켜야 합니다. 

코사인식을 이용한 일(work)의 공식 1

일(work)을 구할 때 필요한 코사인식

코사인식을 이용한 일(work)의 공식 2

일(work)을 구할 때 코사인식을 사용하는 이유

 

• 바닥 위에 있는 물건을 위에서 힘으로 누르면 1) cos theta가 0이 되고 2) 물체의 움직임이 없으므로 일(work)은 0이 됩니다.

일(work)이 0이 될 때

 

움직임(displacement) 여부가 중요

 

 

• 일은 스칼라 특성을 가집니다. Plus 나 Negative 값을 가집니다.

• 힘과 변위(displacement)가 같으면 plus(W >0), 변위가 다르면 minus(W < 0)이 됩니다.

힘과 변위가 같을 때 plus(W >0)

 

힘과 변위가 다를 때 minus(W < 0)

 

 

 

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에너지

일을 할 수 있는 능력입니다. 일(work)와 같은 단위인 J을 사용합니다.(work is just change in energy)

에너지의 정의

 

에너지 영어로

Energy입니다.

 

에너지 단위

에너지 단위는 줄(J)입니다. 일의 단위와 같습니다.

에너지 단위

 

에너지 예제

다음과 같습니다.

 

1 운동 에너지

운동 에너지입니다.(Kinetic energy, energy of motion)

운동에너지 공식

 

2 퍼텐셜, 위치 에너지

일을 시킬 수 있는 에너지입니다.(potential energy, to do work)

퍼텐셜 에너지

 

위치 에너지의 한 예, 중력 퍼텐셜 에너지(Gravitational PE)

중력 퍼텐셜 에너지(Gravitational PE) 풀이

 

2 스프링 퍼텐셜 에너지

스프링 힘과 퍼텐셜 에너지를 구하는 식은 다음과 같으며 spring constant K는 스프링 마다 값이 다릅니다. 

스프링 힘 공식

스프링 퍼텐셜 에너지 공식

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일률

일을 하는 빠르기 입니다.

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일률(power) 구하는 공식

 

일률 영어로

Power입니다.

 

일률 단위

Watt(J/s), 줄여서 W입니다.

일률의 단위

 

평균 일률

일률, 더 구체적으로 말하자면 평균 일률(average power)은 초당 일(work) 또는 에너지(energy)의 량을 의미합니다.

평균 일률(average power)

 

위의 식을 기반으로 평균 일률은 다음과 같이 표현할 수도 있습니다.

평균 일률(average power)

평균 일률(average power)

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일, 에너지, 일률 요약

다음과 같습니다.

일, 에너지, 일률 요약

 

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정보 인용웹사이트

 

https://www.youtube.com/watch?v=zVRH9d5PW8g    

 

https://www.youtube.com/watch?v=w4QFJb9a8vo    

 

https://www.mathsisfun.com/algebra/trig-sin-cos-tan-graphs.html   

 

https://byjus.com/physics/work-energy-power/   

 

http://www.ktword.co.kr/test/view/view.php?m_temp1=4105