[에너지][A+] 에너지 보존의 법칙

소개글

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목차

1. 탐색하기
2. 주요 개념
3. 보다 자세한 논의
4. 운동량과 에너지 개념의 역사적 맥락
5. 대표적인 관련 현상
6. 문제에의 적용
7. 개념도
8. 교육적 논의
9. 참고 서적

본문내용

1. 탐색하기
가. 에너지 보존의 법칙은 어떻게 탄생하였을까?
1666년 막 설립된 영국의 왕립학회에 모인 회원들은 간단한 시범 하나를 보았다. 단단하고 크기가 같은 공 두 개가 줄에 매달려 있는 진자였다. 공 하나를 어떤 높이로 들어 올린 다음 놓았더니 내려간 다음 다른 공에 부딪혀 정지하였다.
충돌 후 두 번째 공은 움직였지만 첫 번째 공은 충돌한 지점에 정지하였다. 그리고 두 번째 공은 첫 번째 공의 높이와 똑같은 지점까지 올라갔다. 두 번째 공이 다시 돌아와 첫 번째 공과 충돌하자 이번에는 두 번째 공이 그 자리에 정지하고, 첫 번째 공은 다시 처음의 높이까지 올라갔다. 이와 같은 운동은 여러 차례 반복되었다.
이 간단한 시범은 왕립학회 회원들에게 몇 년 동안 큰 논란을 불러일으켰다. 어떻게 공은 처음의 높이와 거의 같은 높이까지 올라가는가? 두 공이 충돌할 때 어떻게 한 물체에서 다른 물체로 운동이 전달되는가? 첫 번째 공이 충돌 지점에서 튕겨 나오지 않는 까닭은 무엇인가?
왕립학회 회원들은 이 문제를 운동량 보존 법칙으로 설명하고자 하였다. 그러나 운동량 보존 법칙은 이 문제를 풀 수 없었다. 운동량 보존 법칙이 말해 주는 것은 A가 B와 충돌하기 전에 가진 운동량은 충돌 후에 A와 B가 가지는 전체 운동량과 같다는 것뿐이다. 따라서 운동량 보존 법칙을 만족하는 수많은 다른 결과가 나올 수 있다. 예를 들어, 공 A가 처음 속도의 10배의 속력의 튕겨 나오더라도 공 B가 A의 처음 속도의 11배의 속도로 튕겨 나간다면 운동량 보존 법칙이 성립한다.
1668년 왕립학회에서 세 사람이 이에 대한 보고서를 제출하였다. 세 사람은 수학자인 John Wallis, 건축가이자 과학자인 Christopher Wren, 그리고 물리학자인 Christian Huygens였다. 앞의 두 사람은 부분적으로 해답을 내놓았고 호이겐스는 상세하고 완전하게 이 문제를 풀었다.

참고 자료

Kittel, "Mechanics, Berkeley Physics course-Volume 1"
Marion, "Mechanics"
David Cassidy, Gerald Holton, "Understanding Physics"
Gerald Holton, "Introduction to Concepts and Theories in Physics Science"
Lloyd Motz, "The Story of Physics"
Feynman, "The Feynman Lectures on Physics-Volume 1"
Kleppner, Kolenkow, "An Introduction to Mechanics
서울대학교물리교재편찬위원회, “새대학 물리”
江沢　洋, “物理なぜなぜ事典”