serway 대학물리학1 16강 56분, 예제 8.8 관련 질문 (gravity, U2f, minus sign, reason, gravitational potential energy, reference point, initial position, potential energy, 0, final position, difference, mgh)

질문 요약

중력 U2f = -m2gh에서 마이너스 부호를 적은 이유는 무엇인가요?

답변 요약

중력 퍼텐셜 에너지의 기준점은 정하기 나름이지만, 보통 처음 위치에서의 퍼텐셜 에너지를 0으로 정합니다. 이때 나중 위치에서의 퍼텐셜 에너지는 -mgh입니다. 따라서 처음 위치와 나중 위치에서의 퍼텐셜 에너지의 차이를 표현할 때는 mgh를 사용합니다.

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Serway 대학물리학1 16강 56분, 예제 8.8 관련 설명

안녕하세요, 대학물리학에 대한 질문에 답을 하겠습니다. 질문자님께서 질문하신 내용은 중력 퍼텐셜 에너지의 마이너스 부호에 대한 것이었는데, 이 부분에 대해 자세히 설명드리겠습니다.

먼저, 물리학에서 에너지는 물체의 상태나 위치에 따라 변화하는 물리량입니다. 특히, 물체가 중력에 의해 영향을 받는 경우, 물체의 높이에 따라 에너지가 변화하게 되는데 이를 중력 퍼텐셜 에너지라고 합니다.

중력 퍼텐셜 에너지의 마이너스 부호

중력 퍼텐셜 에너지의 경우, 물체의 높이가 낮아질수록 에너지가 감소하고, 높이가 높아질수록 에너지가 증가합니다. 그런데 이 때, 물체의 높이가 낮아지는 것을 '에너지가 감소한다'라고 표현하려면 마이너스 부호를 사용해야 합니다.

예를 들어, 물체가 땅에 닿아 있을 때의 에너지를 U1i라 하고, 물체가 h만큼 높이로 올라갔을 때의 에너지를 U2f라고 한다면, 물체가 높이로 올라가면서 에너지가 증가했다는 것을 표현하려면 U2f - U1i = mgh라는 식을 사용하게 됩니다.

마이너스 부호의 의미

위의 식에서 마이너스 부호는 에너지의 증감을 나타내는 것입니다. 즉, 물체가 높이로 올라갔을 때, 그 높이만큼 에너지가 증가했다는 것을 표현하고 있습니다.

결론

따라서, 질문자님께서 질문하신 '왜 U2f = -m2gh인가?'에 대한 답은, '물체가 h만큼 높이로 올라갔을 때, 그만큼 에너지가 증가했다는 것을 표현하기 위해서입니다.'라는 것이 됩니다.

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