질문 요약
비보존력이 일을하면 무조건 계 외부로만 에너지를 전달하는 것인지 아니면, 계 외부와 계 내부 모두에서 에너지 전환이 가능한 것인지 헷갈립니다.
답변 요약
책과 책상 사이의 마찰력은 책의 운동에너지를 감소시키는 작용을 합니다. 이때, 책상은 운동에너지를 저장하지 않고 다른 형태로 전환됩니다. 예를 들어, 일부는 열에너지나 소리로 손실될 수 있습니다.
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[일반물리학] serway 대학물리학 강의 8-1강 11:43~11:44에서 비보존력에 대한 의문점
안녕하세요, 오늘은 serway 대학물리학 강의 중 비보존력에 대한 의문점에 대해 이야기해보려고 합니다. 8-1강 강의 내용 중 '비보존력은 계 외부로 에너지를 전환한다.'는 말씀에 의문이 생겨 질문드리게 되었습니다.
먼저, 이 말을 이해하기 위해 책이 마찰력이 있는 책상 위를 미끌어지는 상황을 가정해보았습니다. 만약 계를 '책'이라고만하면 이 계는 비고립계이므로 비보존력인 마찰력이 일을 하여 책의 운동에너지를 계의 외부로 전달하는 말이랑 일치합니다.
하지만 계를 '책과 책상'이라고 하면 마찰력이 하는 일은 계 외부에서 하는 일이 아니라 '계 내부의 일'이고 책의 운동에너지는 책과 책상이 마찰하면 열이 발생하므로 '계 내부에서' 운동 에너지, 퍼텐셜 에너지가 아닌 다른 미지의 에너지로 변환될 것이라고 생각했습니다.
두번째 계에서는 제가 이해한 바로는 계 내부의 일에 의해 계 내부에서 에너지 전환이 일어나므로 강의 중 해주신 말씀과 일치하지 않는데 어떤 오개념 때문인지 궁금합니다. 즉, 비보존력이 일을하면 무조건 계 외부로만 에너지를 전달하는 것인지 아니면, 계 외부와 계 내부 모두에서 에너지 전환이 가능한 것인지 헷갈립니다.
답변
먼저, 당신의 의문점에 대해 답변드리자면, 책과 책상 사이의 마찰력은 책의 운동에너지를 감소시키는 작용을 합니다. 이때, 책상은 운동에너지를 저장하지 않고 다른 형태로 전환됩니다. 예를 들어, 일부는 열에너지나 소리로 손실될 수 있습니다.
이를 이해하기 위해서는 우리가 마찰력이라는 비보존력에 대해 더 깊게 이해할 필요가 있습니다. 비보존력은 작용하는 시스템의 내부나 외부로 에너지를 전달하거나 변환시킬 수 있는 힘을 의미합니다. 그래서 비보존력은 에너지의 보존을 위반할 수 있습니다.
따라서, 당신이 가정한 '책과 책상'이라는 계에서 마찰력이 하는 일은 계 내부에서 에너지 전환을 일으키지만, 이는 결국 계의 외부로 에너지를 전달하는 효과를 가지게 됩니다. 즉, 마찰에 의해 발생하는 열이나 소리는 결국 계의 외부로 에너지를 손실하는 형태로 나타나게 됩니다.
따라서, 비보존력이 일을 하면 일반적으로 계 외부로 에너지를 전달하는 효과를 가지게 됩니다. 하지만 이는 계의 정의나 비보존력의 특성에 따라 달라질 수 있습니다.
이렇게 마찰력과 같은 비보존력에 대한 이해를 통해 '비보존력은 계 외부로 에너지를 전환한다.'이라는 말의 의미를 더욱 명확하게 이해할 수 있을 것입니다.
키워드 : 비보존력, 계 외부, 에너지 전달, 계 내부, 에너지 전환
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