[일반물리학] Serway 대학물리학 교재 예제 10-11, 10-12의 의문점 (potential energy, -Mg(L/2), T1, T2, center of mass, weight center, tension, apparent force, motion of the lever, boundary point, particle arrangement, tangent direction, range, 0 to infinity)

질문 요약

예제 10-11에서 중력 퍼텐셜 에너지 차이를 -Mg(L/2)로 보는 이유와, 예제 10-12에서 같은 줄이라도 T1, T2로 다른 장력이 걸리는 이유에 관해 의문점이 있습니다. 이러한 의문을 풀어주실 수 있나요?

답변 요약

지표면에서의 질량 중심과 무게 중심은 일치합니다. 무게 중심은 중력의 유효 작용점으로서, 중력 퍼텐셜 에너지 변화량을 계산하는 데 사용될 수 있습니다. 장력은 현상적인 힘이기 때문에 달라질 수 있으며, 도르래의 운동을 설명하기 위해서는 경계점에서 장력이 달라져야 합니다. 이는 장력이 입자의 배열과 관련있기 때문입니다. 따라서, 장력은 접선 방향으로 작용하며 범위는 0부터 무한대까지일 수 있습니다.

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Serway 대학물리학 교재 예제 10-11, 10-12의 의문점

안녕하세요, 일반물리학을 공부하시는 분들을 위해 Serway 대학물리학 교재의 예제 10-11, 10-12를 살펴보며 생긴 의문점에 대해 이야기하려 합니다.

예제 10-11

첫 번째로, 막대가 회전하면서 중력 퍼텐셜 에너지 차이를 -Mg(L/2)로 보는 이유에 대해 궁금해하시는 분이 계신 것 같습니다. 이는 '강체 전체에 작용하는 중력의 효과가 무게중심(질량중심)에 작용하는 중력 Mg의 효과와 같다'고 보는 것이 맞습니다.

지표면에서의 질량 중심과 무게 중심은 일치합니다. 무게 중심은 중력의 유효 작용점으로서, 중력 퍼텐셜 에너지 변화량을 계산하는 데 사용될 수 있습니다.

예제 10-12

두 번째로, 줄의 질량을 무시하면 줄 전체에 일정한 장력이 걸리는 것으로 알고 있지만, 이 예제에서는 같은 줄이라도 T1, T2로 다른 장력이 걸렸다는 점에 대해서 이해가 되지 않으신다고 하셨습니다.

장력은 현상적인 힘이기 때문에 달라질 수 있습니다. 도르래의 운동을 설명하기 위해서는 경계점에서 장력이 달라져야 합니다. 이는 장력이 입자의 배열과 관련있기 때문입니다. 따라서, 장력은 접선 방향으로 작용하며 범위는 0부터 무한대까지일 수 있습니다.

마무리

물리학은 현상을 이해하고 설명하는데 중점을 두는 과학입니다. 때문에, 이론적인 부분은 물론, 문제를 풀면서 생기는 의문점에 대한 생각은 매우 중요합니다. 용기 내서 질문하신 분께 감사의 인사를 드리며, 이 포스트가 다른 학습자 분들께도 도움이 되길 바랍니다.

계속해서 물리학에 대한 호기심을 갖고, 자신만의 생각을 펼쳐보시길 권장드립니다. 물리학은 어렵지만 그만큼 매력적인 과학입니다. 끝까지 흥미를 잃지 마시고, 꾸준히 공부해 나가시길 바랍니다!

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