[고전역학] 일과 에너지 (운동에너지와 위치에너지)

일이라는 것은 우리가 어떤 물체에 힘을 가했을 때 그 물체가 이동한 거리를 곱해준 개념입니다. 힘*거리 개념이죠.

근데 이 일이라는 것이 에너지와 연관이 깊습니다.  우리가 물리를 배우다보면 운동에너지, 위치에너지라는 것을 배우게 될텐데요. 운동에너지는 물체의 속도에 관한 에너지고, 위치에너지는 중력에 거슬러서 우리가 계에 해준 일을 말합니다.

 

대부분의 교재는 이 위치에너지를 '포텐셜 에너지' 라고 부릅니다. 고등학교 때는 위치에너지라고 하는거 같은데 대학와서는 이걸 포텐셜 에너지라고 합니다. 

 

일의 수식적 정의를 봅시다. 제가 말했듯이 힘*거리=일입니다. 근데 이 일이라는 것이 항상 직선거리만 가는건 아니기 때문에 우리는 적분을 사용합니다. 

이게 일입니다. 근데 마지막 줄에 나온 공식을 보면 저건 운동에너지 공식과 똑같습니다. 즉, 운동에너지가 일의 크기가 될 수 있다는 말입니다. 어쩌다보니 운동에너지까지 정의하게되었네요 ㅎㅎ

 

자, 그 다음은 위치에너지를 봅시다. 위치에너지도 일의 개념이라 봐도 무방하겠죠?  W=mgh입니다. 

mg는 질량에 중력가속도를 곱해준 것이며 h는 높이변화를 뜻합니다. 따라서 운동에너지와 위치에너지는 일의 한 부분이라는 것을 알 수있습니다.  이것은 이제 우리가 곧 배울 역학적 에너지 보존법칙에서 필수개념이 됩니다.