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에너지

last modified: 2015-08-12 03:41:52 by Contributors

Contents

1. 정의
2. 일상생활에서의 사용
3. 관련 항목


1. 정의

원래는 물리학에서 도입한, 을 할 수 있는 능력이라는 개념이다.

이 '일'이란 것은[1], 힘을 가해 물체를 움직이는 것으로, 일의 양을 수식적으로 표현하면 W=∫Fds라고 한다[2]. 매 순간순간[3]아니 시간 자체가 에너지라니 이게 무슨소리요 물체에 가해진 힘과 그 순간 그 물체의 힘 방향으로의 변위[4]를 곱한 뒤, 이것들을 모두 더하라는 의미이다[5].

에너지의 양은 일의 양과 같은 단위를 사용하여 측정하는데, 이는 그 물체가 다른 물체에게 얼마만큼의 일을 할 수 있는지를 보고 그 물체가 그 만큼의 에너지를 가졌다고 하기 때문. 정의를 그대로 적용해서 측정하는 셈이다.

학부 전공을 물리학으로 하지 않는다면 볼 일이 없으나, 라그랑지안 및 해밀토니안이라는 양이 물체의 에너지와 관련된 양이다. 라그랑지안은 포텐셜과 운동에너지의 차이, 해밀토니안은 둘의 합[6]을 의미. 에너지가 스칼라이기 때문에, 계산이 벡터인 힘을 직접 사용해 물체의 운동을 구하는 것보다 쉬워지는데, 예를 들면 라그랑지안에 최소작용원리를 적용하면 힘의 작용점 분석 없이도 힘에 대한 식(운동방정식)이 얻어진다. 그렇기 때문에 개념상으로도 중요한 양들이다.

2. 일상생활에서의 사용

정의는 위와 같지만 일반인들 사이에선 혹은 서브컬쳐에선 뭔가 이상한 의미로 쓰이는 일이 많은 개념이다. 이들 사이에서 쓰이는 '에너지'란 말의 의미는, 물리학에서의 정의 그대로 '일을 할 수 있는 능력'이란 의미가 맞긴 맞는데... 물리학에서와는 달리 그 '일'이란 말을 일상생활에서 쓰이는 의미로 해석해 버리는 바람에 이렇게 된 듯하다. 에너지가 의지를 갖고 있다고 묘사되거나[7], 에너지가 하나의 실체인 양 묘사되거나 하는 일들이 많다. 일단 엔하위키에 실린 것만 봐도, 무라, 이데 등등... 가끔 '순수한 에너지'란 개념도 서브컬쳐에서 나오는데 에너지 자체는 그저 일을 할 수 있는 능력이기 때문에 물리적으로 특정형태를 취해 존재해야 하며 따라서 화학, 잠재, 운동, 열 에너지 같은 형태는 존재해도 순수한 에너지 따위는 없다. TV Tropes에서도 까고 있는 사항. 다만 빅뱅까지 거슬러가면 에너지가 단 하나의 형태로 존재했던 매우 짧은 순간이 존재하기는 한다.

3. 관련 항목

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  • [1] ?일 문서에 물리학에서의 일에 대한 설명을 따로 싣더라도 이 항목은 제거하지 말기 바람.
  • [2] 이를 갖고 가끔씩 '일은 W=∫Fds다'라고 하는 사람이 있는데, 저 공식은 일 자체가 아니라 일의 양을 묻는 공식이다.
  • [3] 좀 더 ?수학 적인 표현을 쓰자면 시간의 미소 증분이라고 한다.
  • [4] 가끔 가다 '물체가 움직인 거리'라고 알고 있는 사람도 있다. 그런 사람들은, 고등학교 때 배운 W=Fscosθ에서 cosθ가 왜 들어가는지를 생각해 보라. 뭐 엄밀히 말하면 저 공식은 7차 교육과정에서는 고등학교 교육과정 외다. 벡터의 분해가 물리 Ⅱ 교육과정인데 일 개념은 물리 Ⅰ 과정에서만 나오고 물리2에서는 다시 나오지 않기 때문.
  • [5] 앞에서 시간의 미소증분동안 물체가 움직인 거리를 물었으므로, 이 물체가 움직인 거리도 미소증분이 된다. F에다가 ds를 곱하는 것은 이 때문. 적분 기호 ∫는 '이 미소 증분들의 합을 구하라'라는 의미이다. 미분의 역연산이 아니냐고 할 사람이 있을텐데, ?물리학 에서는 모든 적분은 정적분이고, 애초에 미분의 역연산을 ∫로 표기하는 것은 미분의 역연산이 함수 그래프 넓이의 무한합과 같다는 사실이 따로 증명되었기 때문이다. 집에 수학 Ⅱ 교과서가 있는 사람들은 정적분 단원을 다시 한 번 보도록 하자.
  • [6] 고등학교 과정의 역학적 에너지. 학부 2학년 이상에선 해밀토니안이라는 말만 쓴다.
  • [7] 형이상학적 존재라면 모를까

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