본문 바로 가기

학습 Q&A

강의 내용 궁금증! 교수님이 직접 답변 드립니다

  • 홈
  • 교수소개
  • 자연계열
  • 이정욱 교수님
  • 학습 Q&A

ic_qna.png

강의 범위를 벗어난 질문은 답변이 어렵습니다.
비방, 욕설 등 게시판 성격과 무관한 내용은 사전 고지 없이 삭제됩니다.
답변 완료된 게시글은 수정 및 삭제 불가합니다.

feymann99_03.png

게시판 글보기
제목 답변완료 역학적 에너지 보존
질문유형 강좌내용 교수님 이정욱
과목 일반물리학 강좌명 [일반물리학] 대학기초물리학 (고등핵심+대학기초)
작성자 김*원 (k***********************e) 등록일 2026-07-24 14:53
[대학기초물리학] 8강 32분 & 33분 15초

역학적에너지 보존을 설명하신 논리:
물체가 낙하/ 용수철의 길이가 변화 -> 이때 작용하는 힘은 보존력 -> 보존력 외에 작용하는 힘이 없음 -> 보존계가 만들어짐 -> 따라서 이 과정에서는 역학적 에너지가 보존됨

1) '보존계'가 만들어진다는 논리가 이해가 안됩니다. 이전 설명에서는 비보존력이 존재하더라도 바라보는 관점에 따라 입자계, 보존계 등 다양하게 설정을 하셨는데, '보존력 외에 작용하는 힘이 없음'이 필요조건으로 작용하여 보존계가 존재하게 된다는 게 이전 설명방식과 달라서 이해가 안됩니다. 또 보존계가 정의되기 위해 필요한 게 정확히 무엇인가요?

2) 32분에서 '비보존력이 한 일 = 운동에너지의 변화 + 퍼텐셜 에너지의 변화' 
-> if) 비보존력이 한 일=0, 운동에너지의 변화 + 퍼텐셜 에너지 변화 = 역학적 에너지의 변화 = 0
-> 처음과 나중 역학적 에너지의 차이가 없음 -> 역학적 에너지의 보존
으로 이해했습니다.

i)여기서 비보존력이 한 일 = 0 이라는 게, 33분 15초에서 말씀하신 '보존력 외에 작용하는 힘이 없음'과 같은 의미인가요?
ii) 또한, 역학적 에너지의 변화가 비보존력이 한 일의 양과 일치한다면, 비보존력에 의해 역학적 에너지의 변화가 일어났다고 봐도 되는 건가요?
iii) 32분에서 비보존력에 의해 4J만큼의 변화가 일어났고, 지구에 의해 15J, 용수철에 의해 5J, 입자의 운동에너지는 6J만큼의 변화가 일어났습니다. 만약 여기서 탄성력에 의한 일 5J과 비보존력에 의한 일 4J을 맞바꾼다면 (비보존력은 입자 기준으로 부호가 -였고, 탄성력에 의한 일은 용수철의 기준으로 + 부호였으니, 기준도 같이 바꿔서 부호를 바꾼다면) 결과는 똑같습니다. 
+4J + (-15J) + (+6J) = -5J

비보존력과 보존력의 부호 차이가 중요한 건가요?
맞바꿔도 결과가 똑같은데, 보존력과 비보존력에 무슨 차이가 있어서 구분을 하는 건지 잘 모르겠습니다. 제시한 기준들의 필요성을 못 느끼겠습니다.

답변 완료된 질문과 답변은 수정 및 삭제가 불가합니다.

댓글
0
이*욱 교수님

안녕하세요. 이정욱 입니다.


질문하신 내용에 대한 답변입니다.


1) 보존계가 정의되려면~ 입자와 주변을 정의하고, 이 입자와 주변사이의 일을 하는 힘이 보존력이어야 하는 것입니다.

즉, '입자를 기준으로 비보존력이 한일이 0'이 되는 계가 보존계가 되는 것입니다.

비보존력이 존재하지 않음이 아니라 비보존력이 한 일이 0이어야 ...비보존력에 의한 에너지 전달이 없으므로 보존계가 형성되는 것입니다.


2) 

 i) 아닙니다. 비보존력이 존재하더라도 그 힘이 일을 하지 못한다는 보장이 있어야 합니다. 비보존력이 작용하더라도 일을 하지 않는 경우의 대표적인 예시가 진자 운동입니다. 진자에 작용하는 장력은 비보존력이자만, 운동방향과 수직 관계라 장력이 한 일은 0입니다.

ii) 역학계를 설정한다면 그와 같이 해석하는게 맞습니다.

iii) 일을 계산할 때, 힘과 변위의 곱으로 계산할 때, 기준은 입자에 대해서 해야한다가 중요한 것입니다.


일-운동에너지 정리를 제가 설명할 때, 

* 입자에 작용한 외력의 효과가 유일하게 속도 변화뿐이라면

* 외력이 한 일은 입자의 운동에너지 변화와 같다...로 설명했습니다


이는 힘과 변위의 곱으로 알 수 있는 부분은 입자의 운동에너지 뿐이기 때문입니다. 그래서 일의 부호도 입자의 운동에너지 변화 또는 힘과 변위 곱의 부호로 정해지는 것입니다. 그 일의 양으로 주변에너지 변화를 알 수 있는 주변은 보존력이 매개하는 것이고, 그렇지 않는 경우는 비보존력이 일부 매개하고 있다고 해석할 수 있는 것입니다.

  • 2026-08-01