Energizing Motion: Work, Energy & Power
Work, energy, and power 탐구하는 것은 작업, 운동 에너지와 잠재 에너지와 같은 다양한 에너지 형태, 그리고 전송되는 에너지의 비율인 파워를 조사하여 에너지의 힘이 물리적 과정을 어떻게 추진하는지 이해하는 데 도움이 됩니다. 작업은 힘과 이동을 곱하여 에너지 전달을 정량화하며, 에너지는 운동(이동) 또는 잠재(저장) 형태로 존재하고, 파워는 작업이 수행되는 속도를 측정하며, 흔주목할 만한 시스템에서 천천히 흔들리는 펜들럼부터 작동 엔진까지 이해하는 데 필수적입니다.
Work, Energy & Power 개요
Work, energy, and power는 핵심 원리 및 관계에 의해 정의됩니다. 다음은 분석입니다.
- Work (작업): 힘이 이동을 유발할 때 에너지가 전달되는 것으로, 힘과 거리를 곱하여 계산됩니다(W = F × d).
- Kinetic Energy (운동 에너지): 물체의 운동으로 인한 에너지로, 질량과 속도에 따라 달라집니다.
- Potential Energy (잠재 에너지): 물체의 위치 또는 상태에 따라 저장된 에너지로, 중력 또는 탄성 에너지와 같이 존재합니다.
- Power (파워): 작업이 수행되거나 에너지가 전송되는 비율로, 와트(watt) 단위로 측정됩니다.
Work, Energy & Power 예시
Work 예시
- 10 N의 상자를 5m 이동시키면 50 J의 작업이 수행됩니다(W = F × d).
- 중력(10 N)에 대항하여 2kg의 책을 1m 들어 올리면 20 J의 작업이 수행됩니다.
- 30 N의 힘으로 4m 거리를 이동하는 스키드를 당기면 120 J의 작업이 수행됩니다.
Kinetic Energy 예시
- 2kg의 공이 5m/s의 속도로 움직이면 25 J의 운동 에너지를 갖습니다(KE = ½mv²).
- 1000kg의 자동차가 20m/s의 속도로 움직이면 200,000 J의 운동 에너지를 갖습니다.
- 0.5kg의 새가 10m/s의 속도로 날면 25 J의 운동 에너지를 갖습니다.
Potential Energy 예시
- 2kg의 책이 지면에서 3m 높이에 있으면 60 J의 중력 잠재 에너지를 갖습니다(PE = mgh, g = 10 m/s²).
- 1kg의 바위가 5m 높이에 있으면 50 J의 잠재 에너지를 갖습니다.
- k = 200 N/m, x = 0.1 m인 늘어진 스프링은 1 J의 탄성 잠재 에너지를 갖습니다(PE = ½kx²).
Power 예시
- 50 J의 작업을 5s 동안 수행하면 10 W의 파워가 생성됩니다(P = W/t).
- 200 J의 작업을 4s 동안 수행하는 모터는 50 W의 파워를 생성합니다.
- 300 J의 작업을 3s 동안 계단을 오르면서 100 W의 파워를 얻습니다.