물리학 독서, 혹시라도 나오면 폭탄이 된다
게시글 주소: https://d.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.
-
디카프 시놉시스로 감?잡고 트레일러 백호 쭉 들어가려했는데 시놉시스 건너뛰고 시간...
-
ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
-
[Zola 생윤] 킬러 선지 특강(10월 3일) 추가 공지 6
Zola임당 추석 때 인강 Zola 생윤 2 강의의 압축/현강 버전인 선지 특강을...
-
96이 99면
-
잘자요 하하
-
갑자기 왜 컷이 불타는거임
-
책 추천 7
까면서 보는 해부학 만화 침팬지 폴리틱스 키트루다 스토리 심리 조작의 비밀 개념의료...
-
1인가요 2인가요
-
어떻게 표점이 항상 컷 -1 이냐고
-
1되나요?
-
전 잘 나와도 설대갈껀데 메디컬 생각있었으면 문과안왔제
-
생명은 4
그래도 나쁘진 않네 아직
-
탐구황이 되
-
순해지기 1일차 10
-
ㅋㅋ 개판이다 그냥
-
. 2
-
분신사바분신사바 1
24국어 분신사바..
-
언제나자유롭게 아름답게그렇게
-
하
-
ㅈㄱㄴ
-
그동안 수고많으셨습니다 화1 (2013-2024)
-
기하 9평기하가 확실한 건 작수보단 어려웠음. 공통에서 한두문제만 힘줬어도 도미노로...
-
10월엔 수단과 방법을 가리지않고 더더욱 열심히 해서 원하는 결과를 낼 수 있도록...
-
시간 때려박으면 꽤 정직하게 늘고 재미도 있구 표본도 적당한듯?
-
9모 80점 듣기 3틀 26 32 33 34 39틀인뎀 뭘로공부해야할까여? Ebs...
-
이제 확실히 날씨도 선선해졌네요 공부하기도 더 좋아진만큼 더욱더 열심히...
-
확통 6모2틀 9모3틀 입니다. 최근5개년 기출 다시보면서 실모 푸는게 n제 푸는거 보다 낫겠죠?
-
'2개 틀리면 4등급 뜨는 모 과목' '응시자 4명중 1명이 탈주한 모 과목' 이게...
-
원래 이거 다들 쉽게 푸신거죠...? 원래 70중후반 나오는데 시간도 안부족하고...
-
3등급이면 보통 몇 개 정도 틀리나요??
-
시험기간이라 오전을 날려먹는게 ㅈ같네요 감사합니다
-
물2는 6 9 수능 50 50 50 만들면 ㅋㅋ.. 그게 진짜 직무유기지 애들...
-
인사해주세요 2
집에 나쁜 일이 있을 때마다 제가 직접 도와 줄 수가 없으니까 너무 힘드네요,,...
-
되나요? N티켓은 풀예정이라 쎈 기출 n티켓 다시 기출 일케 하고 수능볼거같아요
-
만점 14퍼는 정말... 올해 탐구 열심히 안 했는데
-
꾸준글 깜빡했다 4
젠장 지금이라도 쓸까
-
아침에 국어 실모좀 풀고 연계 깔짝대면 몸이 죽으려함 그냥
-
9월 끝 1
시간 존나게 빠르노
-
역시 5수해야겠다
-
물2 이 정도 표본이면 수능도 그리 어렵게 안 내려나요 7
2등급 블랭크 아닌 거에 감사해야 할 수준인데
-
백분위 야랄난 거 백분위 94 1이나 백분위 94 2나 똑같은거 아니노
-
동생이 수학 ㅈ반고 내신 2등급 고2 모고 4등급이여서 과외를 좀 시키려고 하는데...
-
28 역함수 미분 29 수열의 극한 계산유형 30 합성함수의 극대극소 이렇게 나오면...
-
문이과 통합 이딴 헛소리 하지말고 대학 수강신청 정원 두배로 늘려줘라 자기꺼...
-
컷 어디서 봄? 1
??
-
하시발 적당히들좀잘하지
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