정리맨

ㅇ 일반상대성이론에 따르면 중력의 영향으로 시공간은 휘어져있다 ㅇ 등속도로 운동하는 관성계를 다룬 특수상대성이론 - 광속 불변의 원리를 바탕 : 모든 관성계에서는 동일한 물리법칙이 성립한다는 상대성 원리와 빛의 속도가 일정하다 ㅇ 일반상대성이론 - 확장된 상대성원리와 등가의 원리(중력질량과 관성질량이 동등)를 바탕 ㅇ 등가원리는 일반상대성이론의 핵심 ㅇ 중력 질량과 관성 질량이 동등하다 - 모든 물체는 같은 속도로 떨어진다 ㅇ 가속도의 크기는 힘의 크기에 비례하고 물체의 질량에 반비례 ㅇ 가속도의 크기를 결정하는 질량은 관성질량(m') ㅇ 전기장의 작용으로 가속 운동하는 물체의 가속도를 구하기 위해서는 물체에 가해지는 전기력(qE)을 관성질량(m')으로 나누면 된다(a = qE/m'). ㅇ 중력장 안에서..

ㅇ 갈릴레오 갈릴레이 - 「두 체계에 관한 대화」라는 책 출판 ㅇ 갑판 아래의 방에서는 어떤 실험을 하더라도 배가 움직이고 있는지 서 있는지를 알아낼 수 없다 ㅇ 다시 말해 우주 공간에 나만 남고 모든 것이 사라져 버린다면 내가 서 있는지 달리고 있는지 알 수 있는 방법이 없다 ㅇ 서 있다거나 달린다는 것은 상대방과의 거리가 어떻게 변하는지를 나타내는 상대적인 개념일 뿐이기 때문이다. ㅇ 서 있는 상태와 같은 속도로 달리는 상태는 물리적으로 동등하다는 것을 뜻한다. ㅇ 갈릴레이의 상대론 : 내가 등속도로 움직이는지 서 있는지 알 수가 없다 ㅇ 물리학이 수학과 다른 것은 수학은 정의된 양 사이의 관계를 다루고 물리량은 측정된 양(측정 가능한 양)들 사이의 관계를 다룬다는 것 ㅇ 두 가지 다른 상태가 물리적..

ㅇ 상대성이론은 특수상대성이론과 일반상대성이론으로 구분 ㅇ 특수상대성 - 푸앵카레 ㅇ 일반상대성이론 - 힐버트 ㅇ 특수상대성이론의 배경, ‘전자’ 이론 ㅇ 헤르츠(Heinrich Rudolf Hertz, 1857~1894)가 전파를 발견 ㅇ J. J. 톰슨 (조지프 톰슨) - 전자기 에테르 안에서 전하를 띈 입자가 운동한다면, 그 입자의 질량이 마치 늘어난 것처럼, 주어진 힘보다 천천히 가속될 것이라는 계산결과를 내놓았다 ㅇ 네덜란드의 로렌츠 / 독일의 아브라함 (막스 아브라함)의 '전자'이론 - 모든 물질이 전자로 구성돼 있고 물질의 질량은 전자가 전자기 에테르 속에서 움직이기 때문에 나타난다 - 전자 사이의 거리는 전자의 운동에 따라 조금씩 달라진다는 이론 ㅇ 1905년 9월, 아인슈타인은 6월 논문..

ㅇ 1970년대에는 아폴로 우주선이 달에 설치해 놓은 거울에 레이저를 반사시키는 실험을 통해 지구와 달이 10의13승분의 3의 오차 한계 내에서 동일한 가속도를 가지고 태양을 돌고 있다는 것을 밝혀냈다. ㅇ 중력질량 - 질량은 중력에 비례 ㅇ 관성질량 - 물체에 힘을 가할 때 발생하는 가속도는 물체의 질량에 반비례 ㅇ 무게가 다른 물체가 같은 속도로 떨어지는 것은 중력질량과 관성질량이 같기 때문 ㅇ 일반상대성원리는 중력장과 가속계가 동일하다는 등가원리를 바탕으로 하고 있다 ㅇ 일반상대성이론은 모든 물체는 질량에 관계없이 같은 가속도를 가지고 떨어진다는 갈릴레이의 실험 결과를 바탕 ㅇ 중력질량과 관성질량이 같다는 것을 바탕으로 하고 있다 ㅇ 중력질량과 관성질량이 같은지를 실험하는 것은 일반상대성이론의 기본..

ㅇ 물체의 질량은 입자의 운동을 결정하는 중요한 변수 ㅇ 뉴턴의 운동법칙 F=ma라는 공식에 나타난 힘 F와 가속도 a는 모두 크기와 방향을 동시에 갖는 벡터 ㅇ 일정불변의 속력으로 움직이는 빛의 관점에서 보면, 뉴턴이 생각했던 시간과 길이, 질량은 물론 심지어 운동법칙까지도 달라진다 ㅇ 일반상대성 이론은 특별한 측정 결과가 아니고, “길이의 측정 기준이 모든 위치에서 똑같을까?”라는 의문에서 출발한 이론

ㅇ 어떤 물체가 있다면, 기차역에서 관찰하는 그 물체의 가속도나, 기차 안에서 관찰하는 그 물체의 가속도는 동일하다. ㅇ 왜냐하면 가속도는 시간당 속도의 변화율이기 때문에 속도 차체에는 영향을 받지 않기 때문이다. ㅇ 그리고 그 물체의 질량이 어디에서 측정하나 동일하다고 ‘가정’하면, 기차역 위에서나 기차 안에서나 F=ma (힘=질량x가속도)라는 역학의 법칙이 그대로 적용된다. ㅇ 다시 말해 서로 등속도로 운동하는 관찰자에게는 똑같은 물리 법칙이 적용된다. ㅇ 이것을 갈릴레오의 상대성 이론이라고 한다. 갈릴레오의 상대성 이론은 아인슈타인의 상대성 이론의 바탕이 되는 첫 번째 가설이다. ㅇ 상대성 이론은 다음 두 가지 가설을 출발점 1. 갈릴레오의 상대성 이론 - 모든 운동은 상대적이며, 등속 운동을 하는..

ㅇ 헤르츠는 전자기파를 이용하여 많은 실험을 했다. - 전자기파가 횡파라는 것을 확인 - 광전효과 실험 : 금속구와 바늘 사이에서 방전이 일어날 때 금속구에 자외선을 쪼이면 전자가 더 잘 방출된다는 것을 알게 되었다 : 전자기파가 금속에서 전자를 방출시키는데 중요한 역할을 한다는 것을 알게 된 것

ㅇ 맥스웰의 최대 업적은 앙페르, 패러데이, 가우스등의 전자기학을 통합한 것 ㅇ 맥스웰 방정식은 4개의 방정식으로 이루어져 있다 ㅇ 첫 번째 방정식과 두 번째 방정식은 전기장과 자기장의 성질을 나타내는 방정식 - 전류에 의해서 만들어지는 자기력선은 항상 전류를 싸고돌기 때문에 시작점과 끝점이 없다. - 자석에는 N극과 S극이 존재하지 않는다는 것이다. 대신 N극 방향, S극 방향만 존재 - N극과 S극으로 이루어진 자석을 반으로 나누면 한끝은 N극이 되고 반대편 끝은 S극이 되는 것은 이 때문 ㅇ 세 번째 방정식은 전류가 만드는 자기장의 방향과 세기를 결정할 수 있게 하는 앙페르의 법칙 - 맥스웰은 전류가 흐르지 않고 전기장의 세기만 변해도 주변에 자기장이 만들어진다는 것을 알아냈다 - 전기장의 변화도 ..

ㅇ 지구가 태양 주위를 도는 것이 태양과 지구 사이의 중력 때문이듯 전자가 핵 주위를 도는 것도 핵과 전자 사이에 서로 잡아당기는 어떤 힘이 있어야만 가능하다. ㅇ 하지만 그 힘이 태양계에서처럼 중력이 될 수는 없다. 왜냐면 뉴턴의 중력 법칙에 의해 핵과 전자 사이의 중력을 계산해보면 터무니없이 작게 계산되기 때문이다. ㅇ 실제로 실험으로 알고 있는 원자의 크기 등이 나오려면 중력보다 무려 10의39승(조의 조의 천 조) 배나 큰 힘이 있어야만 한다는 것을 알 수 있다. ㅇ 따라서 핵과 전자 사이에는 중력 이외에 새로운 종류의 힘이 작용하고 있어야만 한다. 그 힘을 전기력이라고 부른다. 핵과 전자가 서로 다른 부호의 전하를 가지고 있어서 잡아당기는 것 ㅇ 손바닥이 왜 책상을 뚫지 못하는지 생각해 보자. ..

ㅇ 사실 뉴턴 역학의 내용은 뉴턴 이후로 누구도 더 추가하지도 않았고 그것은 완성됐다고 이야기할 수 있습니다. ㅇ 전자기학은 자연의 기본법칙은 아닙니다. ㅇ 전자기학은 F＝ma에 들어가는 F 중에서 이 F가 전기력이라고 하는 힘일 때 전기력에 대해서 공부하는 분야입니다. ㅇ 우리 주위의 현상에서 나타나는 것들은 전부 다 전기력 때문에 이루어지는 것입니다. ㅇ 막대자석도 전자석과 똑같은 원리로 자석이 된 것입니다. ㅇ 이 내부에 있는 전류는 전부 다 상쇄돼서 없는 것처럼 보이고 이 원자들이 흐르는 원자들의 전자들이 회전해서 흐르는 전류가 어떻게 보이는 거냐 하면,가상 자리로만 흐르는 것처럼 보이게 되는 거죠.이게 바로 전자석에서 가상 자리에 전류가 흐르는 것과 똑같은 원리로 막대자석이 전자석이 된 것입니다..

ㅇ 사과가 밑으로 떨어지는 정도에 비해 지구 표면이 더 빨리 휘어버리니까. 즉, 이 사과는 끊임없이 지구 쪽으로 떨어지고 있음에도 불구하고 바닥에 닿지 않고 영원히 지구를 돌 것이다! ㅇ 발사 후 인공위성의 속도는 드디어 초속 8km에 도달한다. 이 인공위성은 사과와 마찬가지로 지구 쪽으로 떨어지고, 그리고 위에서 설명한대로 지구가 둥글기 때문에 땅에 떨어지지 않고 영원히 도는 것이다. ㅇ 어떤 물체든 상관없이 처음에 충분히 빠른 속도로 던지기만 하면 그 이후 그 물체는 아무런 연료 공급이 없어도 지구 주위를 영원히 돌게 된다. ㅇ 결국 지구에 있는 물체나 하늘에 있는 물체나 아무런 차이도 없이 서로가 서로를 잡아당기고 있는 것이다. 그래서 서로가 서로에게 끊임없이 떨어지고 있다. 사과가 지구 쪽으로 떨..

ㅇ 인력의 크기 - 지구와 사과(또는 지구와 달) 사이 거리의 제곱에 반비례 ㅇ 인공위성 궤도로 올라가는 로켓이나 공전 궤도에 있는 우주정거장이 “지구의 중력에서 벗어나 무중력 상태에 도달했다”는 표현은 ‘중력이 없음’을 의미하는 ‘무중력’이란 용어를 잘못 쓴 것이다. 우주정거장이 공전하는 궤도에서는 여전히 8.7m/s2의 중력가속도를 만들어 주는 중력, 즉 지구의 인력이 작용하고 있다. 중력이 작용하지 않는다면, 우주정거장은 원 모양의 궤도를 그리지 못하고 그대로 직진하여 우주 공간으로 사라져 버리게 된다. 우주정거장의 공전 궤도에는 중력이 있는 것이다. ㅇ 우주정거장 내부는 무중력이 아니라 무중량 상태 ㅇ 아이러니하게도 우리는 몸무게는 감지할 수 있지만, 중력을 느낄 수는 없다. 일상에서 우리가 경험..

ㅇ 구름은 공기 중에 떠 있는 작은 물방울이나 얼음 조각으로 이루어져 있다. 뭉게구름이 품고 있는 물방울이나 얼음조각의 양은 1세제곱미터당 1그램에 불과하지만, 구름의 크기를 고려하면 꽤 무거운 물체라고 할 수 있다. ㅇ 가로 세로 높이 1킬로미터의 아주 작은 뭉게구름 속에도 1천 톤이나 되는 물이 들어 있다. ㅇ 얼음의 밀도는 물의 밀도의 약 90퍼센트 정도다. 빙산 전체의 무게는 빙산 부피의 90퍼센트에 해당하는 물의 무게와 같다. 그래서 빙산은 90퍼센트만 물에 잠겨도 물의 부력으로 떠 있게 된다. ㅇ 부피 1세제곱미터인 공기만의 무게는 약 1킬로그램, 즉 1000그램이다. 물방울이나 얼음조각이 1세제곱미터당 1그램이 있다고 했으니, 공기를 포함한 구름의 무게는 1001그램이다. 하지만 이 구름을 ..

ㅇ 중력은 왜 거리의 제곱에 반비례할까? ㅇ 만유인력이란 질량이 있으면 그 어떤 물체이든 모든 물체에 보편적으로 이 힘이 작용한다는 뜻 ㅇ 만유인력과 맞지 않는 경우 - 대표적인 예가 수성의 근일점 이동 - 수성의 근일점 이동 문제는 아인슈타인이 일반상대성이론으로 해결 - 즉, 시공간에 질량이 있으면 그 때문에 주변의 시공간이 휘어지고 그 효과가 점점 퍼져 나가 다른 물체에 영향을 미친다. 이는 중력에 대한 ‘어떻게(how)’의 문제를 해결한 것이다. - 또한 일반상대론의 등가 원리는 중력이라는 힘이 자연에 왜 존재하는가를 설명 - 가속하는 좌표계에는 없던 힘(관성력)이 생기는데, 이 효과를 그 좌표계에서 설명하기 위해서는 중력이라는 힘이 필요하다.