물리학 독서, 혹시라도 나오면 폭탄이 된다
게시글 주소: https://iu.orbi.kr/00069333827
안녕하세요 독서칼럼에 진심인 타르코프스키입니다.
본론부터 들어가겠습니다. 사실 물리학은 출제 빈도가 높다고 말하기는 어렵지만, 한 번 나오면 강한 파괴력과 변별력을 가지는 주제입니다. 국어 성적의 기대값을 높이기 위해서는 적절한 시간을 물리학 주제에 할애할 필요가 있습니다.
이제 서론 읽을 시간도 없습니다.
핸드폰 켠 김에, 아래 물리학 지문들을 읽고 풀어보세요.
이 글을 완독하면 적어도 12개의 개념어를 얻어갈 수 있습니다.
->
단위 벡터 표기법, 성분 분해, 스칼라 곱셈
카르노 사이클, 성능 계수(COP), 등온 과정
키르히호프의 접합점 법칙, 키르히호프의 폐회로 법칙, 축전기의 직렬 연결
스넬의 법칙, 얇은 렌즈 방정식, 굴절력
(좋아요 누르고 시험운 받아가세요!)
(연습문제 1)
출처: https://www.youtube.com/watch?v=w3BhzYI6zXU
Crashcourse Physics.
참조 및 재구성.
|
(연습문제 2)
열기관(heat engines)은 온도 변화와 열 전달을 포함하는 순환 과정을 통해 열에너지를 기계적 일로 변환하는 장치로, 증기기관(steam engines)이 대표적인 예시이다. 이러한 기관은 고온 작동점(Tₕ)과 저온 작동점(Tₗ) 사이에서 작동하며, 입력 열에너지(Qₕ)를 흡수하여 일(W)을 수행하고 일부를 배기 열(Qₗ)로 방출한다. 열역학 제1법칙(first law of thermodynamics)에 따르면, 시스템의 열에너지 변화는 추가된 열에서 수행된 일을 뺀 것과 같으며, 완전한 사이클에서 총 열에너지 변화는 0이 된다. 따라서 입력 열에너지는 수행된 일과 배기 열의 합과 동일하다. 왕복동식(reciprocating type) 등의 실용적인 증기기관에서는 연료 연소를 통해 물을 가열하여 입력 열에너지를 공급하고, 이로 인해 생성된 증기가 팽창하여 기계적 운동을 유발한다. 이 팽창은 피스톤을 움직이게 하며, 이렇게 생성된 기계적 에너지는 기계나 차량의 동력원으로 활용된다. 사이클은 증기가 다시 물로 응축되고 배기 열이 방출되며, 물이 재가열되는 과정을 통해 지속된다. 응축기(condenser)에서 증기가 응축될 때 배출되는 배기 열은 부분 진공을 형성하여 피스톤의 원위치 복귀를 돕는다. 열기관의 효율(ε = W/Qₕ)은 수행된 일을 입력 열에너지로 나눈 비율로 정의되며, 이는 높을수록 배기 열로 낭비되는 에너지가 적어지기 때문에 중요하다. 엔지니어들은 배기 열을 최소화하고 입력 열에너지의 일 전환을 최대화하여 엔진 효율을 최적화하려 노력한다. 그러나 내재적 에너지 손실과 지속적 작동을 위한 온도 차이의 필요성으로 인해 완벽한 효율 달성은 불가능하다. 카르노 엔진(Carnot engine)은 가역적 카르노 사이클(Carnot cycle)을 기반으로 한 이론적 구성으로, 고온 및 저온 저장소의 온도에 의해 결정되는 최대 가능 효율(εₘₐₓ = 1 - Tₗ/Tₕ)을 가진 이상적인 열기관을 나타낸다. 카르노 사이클은 온도가 일정하게 유지되며 시스템이 열을 흡수하거나 방출하는 두 개의 등온 과정(isothermal processes)과 열 교환이 없지만 압축 또는 팽창으로 인해 온도가 변화하는 두 개의 단열 과정(adiabatic processes)으로 구성된다. 실제 엔진은 카르노 효율에 도달할 수 없지만, 이 개념은 엔진 성능의 상한선을 설정한다. 효율 계산은 입력 열에너지, 일 출력, 배기 열 간의 관계를 포함하며, 주로 열역학 방정식을 통해 표현된다. 대조적으로, 냉장고와 에어컨은 역열기관으로 기능하여 외부 일을 이용해 열을 저온 영역에서 고온 영역으로 이동시킨다. 이러한 냉각 장치의 효과는 성능 계수(coefficient of performance, COP)로 측정되며, 이는 저온 저장소에서 제거된 열을 입력 일로 나눈 비율(COP = Qₗ/W)이다. 열기관의 효율 한계와 유사하게, 이상적인 냉장고의 최대 COP는 저장소의 온도에 의해 결정된다(COPₘₐₓ = Tₗ/(Tₕ - Tₗ)). 이러한 열역학적 원리의 이해는 효율적인 엔진과 냉각 시스템 설계에 필수적이며, 엔지니어들이 시스템 성능의 이론적 한계를 계산하고 개선 영역을 식별할 수 있게 한다. 이러한 장치에서의 열에너지, 일, 열 전달 간의 상호작용은 열역학의 기본 법칙과 그 실용적 기술 적용을 강조한다. 이러한 개념들은 증기기관을 통한 산업 기계의 혁신뿐만 아니라 냉장 및 공조와 같은 현대적 편의의 길을 열어, 열역학이 기술 진보에 미치는 심오한 영향을 보여준다. |
<틀린 선택지> |
<틀린 선택지> |
<틀린 선택지> |
<이 글에서 얻어갈 개념 3가지> |
(연습문제 3)
|
(연습문제 4)
빛(light)은 광선(rays)이라고 불리는 직선 경로를 따라 진행하며, 이는 빛이 공간상에서 선형적으로 전파된다는 광선 모델(ray model of light)의 근간을 이룬다. 이 모델은 빛을 시각적으로 추적 가능한 광선으로 표현함으로써 반사(reflection)와 굴절(refraction)과 같은 현상을 이해하는 데 도움을 준다. 광선이 반사면에 부딪힐 때, 이는 반사의 법칙(law of reflection)을 준수하는데, 이 법칙에 따르면 입사각(angle of incidence)—입사 광선과 표면의 법선(normal) 사이의 각도—과 반사각이 동일하다. 이 원리는 거울에 비친 이미지가 좌우 반전되어 보이는 이유와 반사된 광선이 예측 가능한 경로를 유지하는 이유를 설명한다. 반면, 굴절은 빛이 광학적 밀도가 다른 매질, 예를 들어 공기에서 물로 통과할 때 발생하며, 매질 간 빛의 속도 차이로 인해 빛이 굽어지는 현상을 말한다. 이러한 굽힘 현상으로 인해 물에 잠긴 물체가 원래 위치에서 벗어나거나 휘어져 보이는데, 이는 굴절된 광선이 본래의 경로에서 벗어나기 때문이다. 스넬의 법칙(Snell's Law)은 굴절을 정량적으로 기술하는데, 이는 입사각과 굴절각의 사인값을 두 매질의 굴절률(indices of refraction)과 연관 짓는다. 굴절률은 진공에서의 빛의 속도를 해당 매질에서의 빛의 속도로 나눈 값으로 정의된다. 빛이 더 높은 굴절률을 가진 매질로 진입할 때, 굴절각은 감소하여 빛이 표면에 수직인 법선 쪽으로 굽어들며, 반대로 더 낮은 굴절률의 매질로 진입할 때는 법선에서 멀어지는 방향으로 굽어든다. 렌즈(lenses)는 이러한 굴절 현상을 이용하여 빛의 광선을 제어된 방식으로 굽힘으로써 상을 형성한다. 수렴 렌즈(converging lenses) 또는 볼록 렌즈(convex lenses)는 바깥쪽으로 굽은 표면을 가지고 있어 평행 광선을 초점(focal point)에 모아 빛을 특정 위치에 집중시킨다. 반면, 발산 렌즈(diverging lenses) 또는 오목 렌즈(concave lenses)는 안쪽으로 굽은 표면을 가지며, 광선이 렌즈 뒤의 가상의 초점에서 발산하는 것처럼 보이게 한다. 렌즈를 통한 상의 형성은 광선도(ray diagrams)를 이용해 분석할 수 있는데, 이 과정에서 얇은 렌즈 방정식과 배율 방정식을 활용하여 상의 위치, 크기, 방향을 결정한다. 실상(real images)은 광선이 실제로 한 점에서 수렴할 때 생성되며 카메라나 인간의 눈에서처럼 스크린에 투영될 수 있다. 반면, 허상(virtual images)은 평면 거울의 반사에서처럼 광선이 렌즈나 거울 뒤의 한 점에서 발산하는 것처럼 보일 때 형성된다. 렌즈의 굴절력(power)은 디옵터(diopters)로 측정되며, 초점 거리의 역수로 수학적으로 정의되어 렌즈가 빛을 수렴하거나 발산시키는 능력을 나타낸다. 배율(magnification)은 상의 높이와 물체의 높이의 비율로, 상이 물체에 비해 얼마나 크거나 작은지를 정량화하며, 음의 값은 상이 도치되었음을 의미한다. 이러한 원리들을 이해함으로써, 우리는 현미경을 이용해 미세한 유기체를 확대하거나 망원경으로 먼 천체를 관측하는 등 육안으로는 볼 수 없을 만큼 작거나 먼 물체를 관찰하기 위해 빛을 조작할 수 있게 된다. 광선 모델, 반사와 굴절의 법칙, 렌즈 방정식을 포함하는 기하광학의 기본 원리들은 망막에 초점을 맞추는 교정용 안경에서부터 과학 기기의 정교한 광학 시스템에 이르기까지 다양한 기술적 응용에서 빛을 제어하고 활용하는 우리의 능력의 기초가 된다. 다양한 매질과 표면에서의 빛의 거동을 이해함으로써, 우리는 시력을 향상시키고 우주에 대한 이해를 넓히는 도구를 설계하고 활용할 수 있게 되었다. |
<틀린 선택지> |
<틀린 선택지> |
<틀린 선택지> |
<이 글에서 얻어갈 개념 3가지> |
오늘은 여기까지입니다. 읽어주셔서 감사합니다.
0 XDK (+0)
유익한 글을 읽었다면 작성자에게 XDK를 선물하세요.
-
문이과 통합 이딴 헛소리 하지말고 대학 수강신청 정원 두배로 늘려줘라 자기꺼...
-
컷 어디서 봄? 1
??
-
하시발 적당히들좀잘하지
-
국어 95 수학 88 생명 43 지구 42 올2겠죠? 자살마렵
-
69수능 2023 4 3 1 2024 3 3 1 2025 1 3 "지구과학은 개천절부터"
-
근데 나는 알아 4
슈능은 다른 시험 이란걸
-
킹갓동님!
-
실채점 반영 안됐어요 생2 만표 78 뜨고 화작 94가 높은 2등급입니다
-
컷 떳어요?? 0
뭐야 내일뜨는거 아녓나
-
공부 개빡세게 하십쇼 파이팅!!
-
고딩 내용 잡다하게 안다고 융합형 인재가 되는게 아닌데 차피 더 중요한 대학에서는...
-
국어 언매 96(공-2 선-2) 백96 1등급 수학 미적 88(공-4 선-8) 백...
-
6모 84점 9모 88점이고 목표는 원점수 92점이 목표입니다ㅠ 여태까지 한 건...
-
https://youtu.be/YXZpAilx1OI?si=9eqCZGVRX53oiA1...
-
엄마: 우와 우리 물붕이~ 그럼 1등급? 아니면 2등급이니?? 아뇨? 4등급이요
-
겁나 누렇고 햇빛 많이 봐서 바랜 종이 같네 근데 또 해설지는 하얌
-
수1,2 뉴분감하고있고 끝나면 바로 미적 상하 시발점 들으려고 책 사뒀는데...
-
컨텐츠 충분하신가요 수학실모 60회 + 과탐 실모 80개 쌓여있었는데 1일 2실모...
-
올해 화1은 1
그냥 2등급으로만족 해야겠다 9모 1컷 추정이 50이라니 ㅋㅋㅋㅋ
-
과외가 제일 빠르겠죠?
-
다들 요즘 영어 공부 뭐하시나요? 듣기 공부도 따로 하시나요… 1
지금 더데유데 풀고 있는데 시즌 1 1회 남았고 시즌 2도 금방 풀 것 같아서요!...
-
^^ 96 ^^ 근데 강k지난주부터 풀었는데 80점대임... 강k 보고 서바 보니까 쉽게느껴짐...
-
난이도 생각하면 ㄹㅇ임 적어도 물1보단
-
9모 물리 46점 vs 사문 46점 뭐가 더 어려움? 4
전자는 4등급이고 후자는 1등급인데
-
16번 같은거 수능날 3개 튀어나오면...
-
0ㅙ냐면 2제부터 ㄱ1다림이 24시간이 넘을 때ㅁrㄷr대가ㄹ1를 존나 쎄게 쳐서 제...
-
지금은 뭔가 지방 의대 나와도 욕심이 더 날 것만 같군아…
-
남들실모 벅벅할때 눈물이광광
-
등급컷 나왔나요?? 16
왜 원과목 분위기가 장례식장에 불난 분위기죠??
-
12 중화반응 금속산화 섞기 16 250916 240913 변형 17 pH pOH...
-
킬러 아닌척 하는 준킬러 호소문제가 좆같았지
-
화2하다 오랜만에 풀어서 그렇게 느낀건가? 높아도 48일거라고 생각했는데 1컷 50은ㅋㅋㅋ
-
윤리 공부 팁 11
실모 벅벅 풀고 채점하고 버리고 그러면 안늚 틀린거 휴대폰 메모장에 적어두고...
-
실모로 60문제 공통모로 22문제 N제로 20문제 가끔 수학이 마려운 날이있음...
-
.....................
-
생명은 작년에 안해서 그렇다지만 지구는 내신까지 3년차인데 실력이 왜...
-
ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
-
2과목 특 4
9모 표본이랑 수능 표본이랑 꽤 차이남
-
수학 1컷이 130에 95면 1컷 92아닐 가능성도 잇지 않ㄴ나..
-
남은기간 다 풀 수 있나 ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
-
사실상 다 맞아야 1이라는거네 이건 좀 무섭네
-
유웨이따르먼
-
화미영화1지1 21111 높2 1컷
-
원과목이랑 투과목 표본상태는 어떻나요 어디가 더 빡셈
-
저는6모와수능만응시한걸로
-
진짜 하 진짜
-
사탐하자그냥시발..
-
6평 15분 9평 18분 걸리는 난이도였음 그런데 블랭크가 아니라고?
진짜 군침이 싹 도는 주제군요
물2를 하면 국어가 서비스라고요?
돌림힘 전자기유도 특상 역학적에너지
물리 비문학 ㄷㄱㅈ~~
돌림힘은 16수능에 나와서 안되고
키르히호프 정도는 나올 수 있을 듯
현시점에서 ebs대비를 어떻게ㅜ해야 효율적일까요?ㅜㅠ