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제목 답변완료 serway 대학물리학 19장 예제 19-2(일 없이도 운동에너지가 내부에너지로 변환되는가??)
질문유형 기타 교수님 이정욱
과목 일반물리학 강좌명
작성자 김*우 (j**********0) 등록일 2024-01-01 20:17

안녕하세요? 해당 문제에서 강의와 교재 풀이를 읽고도 확실히 이해가 안 가는 부분이 있어 질문드립니다.

먼저 저의 의문점은 일 없이도 계의 운동에너지가 내부에너지로 변환될 수 있는가??였습니다.

이에 교재 풀이에서 예시로 들은 9-8절을 읽어보았습니다. 

질문과 제가 한 생각 정리입니다.

9장 8절에 따르면, 변형 가능한 계는 내부 에너지가 변할 수 있는 계를 말하고, 변형 가능한 계의 경우, 외부 일에 의해 계의 운동에너지가 변화한다는 일-에너지 정리가 성립하지 않는다고 이해했습니다. 문제로 돌아와서, 문제 상황을 보면, 총알이 벽에 박히므로, 역시 벽이 총알에 한 일=0이지만, 총알의 운동에너지는 총알의 내부에너지로 바뀌었습니다. 이를 9장 8절대로 해석하면, 총알 내부의 `어떤 알 수 없는 내부 일` 에 의해 계의 운동에너지가 내부에너지로 바뀌었고, delta(운동에너지)+delta(내부에너지)=0으로 쓸 수 있다고 이해했습니다. 

따라서 결론적으로 내부에너지를 정의할 수 있는 입자 하나가 아닌, 여러 입자들로 이루어진 다체계라면, 

일-에너지 정리가 성립하지 않고, 

(1) 계의 알 수 없는 내부 일에 의해, 운동에너지와 퍼텐셜에너지가 서로 바뀌거나(9장 8절에서 예시로 들은 근육의 퍼텐셜 에너지가 게(=사람)의 운동에너지로 바뀌는 경우), 운동에너지가 내부에너지로 변화 할 수 있다.(외부 일=0이지만, 운동에너지 변화는 있는 경우)  

(2) 피스톤이 있는 실린더 내부의 기체를 압축하는 것과 같이, 외부 일이 무조건 운동에너지 변화를 가져오는 것은 아니다.(외부 일은 있지만, 운동에너지 변화=0인 경우)

라고 (1), (2)로 정리했는데 맞을까요?

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댓글
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이*욱 교수님

안녕하세요. 

이정욱 입니다.

 

네~ 고민하신바와 같이 이해하시면 됩니다.

사실 위의 내용은 물리학적으로 정리가능한 내용인데...대학물리학 수준에서는 `알수 없는 일`이라는 표현을 사용하네요.

 

힘에 대한 고립계가 형성되어 있다하더라도...내부 힘에 의한 일이 0이 되는 것은 아닙니다.

위에서 질문하신 내용과 비슷하게...

 

바닥에 엎드려 팔굽혀 펴기를 하는 경우도..바로 내부에너지가 운동에너지 또는 퍼텐셜 에너지로 변환되는 경우라 할 수  있습니다.

  • 2024-01-08
  • 2024-12-12 수정