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제목 답변완료 8강) 역학적 에너지 보존
질문유형 강좌내용 교수님 이정욱
과목 일반물리학 강좌명 [일반물리학] 대학기초물리학 (고등핵심+대학기초)
작성자 김*원 (k***********************e) 등록일 2026-07-24 12:07

[대학기초물리학] 8강 32분


1) 역학계가 뭔가요? 보존력과 비보존력이 포함된 계인가요? 역학적 에너지가 포함된 계인가요?


2) 비보존력이 한 일이 -4J, 주변(지구, 용수철)의 퍼텐셜 에너지 변화가 -10J, 운동 에너지 변화가 +6J라고 하신 상황에서:
  i) 부호의 기준이 누구인가요? 비보존력이 -4인것과 운동에너지의 변화가 +6인 건 입자가 기준인 것 같은데, 퍼텐셜 에너지의 변화가 합쳐서 -10인건 입자가 아니라 주변 (지구, 용수철)이 기준인 것 같습니다. 보존력과 비보존력의 기준이 달라진 이유가 무엇인가요? 보존력과 비보존력 자체가 이해가 안됩니다. 뭐가 다른길래 부호가 반대인건가요? 입자와 주변 사이의 힘으로서 일을 한다는 사실은 똑같지 않나요?

  ii) 00이 한 일과 00의 에너지 변화는 같은 의미와 값을 갖나요? 그 이유가 무엇인가요?
  iii) 말씀하신 상황에서, 굳이 -4J가 '비보존력'이 한 일이어야하는 이유를 모르겠습니다. i)에서 질문한 비보존력과 보존력이 한 일의 기준의 차이와 이로 인한 일의 부호의 차이 때문에 이 상황에서 비보존력이 보존력으로 바뀌면 성립이 안되겠지만, 이 부호의 차이가 이해되지 않는 입장에서, 이 상황 자체의 논리나 의미가 납득이 안됩니다. 비보존력 아니면 보존력, 이렇게 이분법적인 사고를 해야하는 부분인가요? 



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이*욱 교수님

안녕하세요. 이정욱 입니다.


질문하신 내용에 대한 답변은 아래와 같습니다.


1) 역학계는 힘으로 에너지가 전달되는 계를 모두 일컫습니다. 그래서, 보존력이나 비보존력이 매개하는 모든 계의 합이라고 보시면 됩니다.


2) 

첫째, 에너지 관점에서 세상은 보존력과 비보존력 으로 나눈 이분법적 사고를 하는게 맞습니다.

강의 내용을 다시 한번 훑어보시는 것을 권장드립니다만, 일을 계산할 때, 힘과 변위의 곱은 철저히 입자에 대해 적용하는 것입니다.

힘과 변위의 곱으로 에너지 변화를 계산할 수 있는 것은 입자의 운동에너지 변화만 계산가능하기 때문입니다.


그런데, 보존력은 입자의 운동에너지 변화로 주변의 에너지 변화를 알 수 있는 힘이라고 해석가능합니다.

예를 들어...보존력이 +4J의 일을 했다...의 의미는 입자에 운동에너지를 4J만큼 넣어주었다고 해석하는데, 보존력의 특징은 그 힘을 가한 주체로부터 정확히 4J의 에너지를 빼왔다고 할 수 있는 것입니다. 그러한 보장이 있다...를 경로의 무관한 일을 하는 힘이라고 정의하는 것입니다.

그런 이유로...보존력이 입자에 한 일을 알면 주변에너지 변화를 알 수 있다고 하는 거에요.


반면, 비보존력은 그렇지 않는 경우를 포함한 것입니다. 예를 들어 마찰력이 입자에 -4J의 일을 했다는 것은 입자에게서 4J의 운동에너지를 뺐었다. 라고 해석할 수 있는데...이 4J이 ..힘을 가한 주변에 100% 전달된다는 보장이 없는 것입니다. 실제로 마찰은 위의 일을 하는 과정에서 열에너지로도 많이 변환되기 때문에 입자에 한 일로 주변의 에너지 변화를 알 수 없는 것입니다.


에너지  단원이 다소 추상적이기도 하고, 중고교 시절에 배운 개념을 확장한거라 여러번 곱씹어 생각하고 문제를 풀어봐야 하는데..

개념은 비교적 많은 사고를 요구하지만, 이해하고 나면 문제를 단순하게 풀이하는 아주 좋은 수단이 됩니다.

  • 2026-08-01