Physics 수업

10 개 수업

교류 발전기와 변압기 – 교류 발전기는 자기장 속에서 코일을 돌립니다. 코일을 지나는 자기 선속이 계속 변해서 e = NBAω sin ωt 의 기전력이 생기고, 최댓값은 NBAω 입니다. 변압기는 철심 하나에 감긴 두 코일 사이의 상호 유도를 이용합니다: Vs/Vp = Ns/Np. 승압 변압기는 전압을 높이고 전류를 낮추며, 강압 변압기는 그 반대입니다. 전력은 거의 그대로입니다 (Vp Ip ≈ Vs Is).
농업 토목 공사 프로젝트 학습 – 프로젝트 학습은 작고 실제적인 일 하나를 처음부터 끝까지 직접 해 보며 배우는 방법이에요. 농장 공사에서는 팀이 문제(비 오면 질척한 길)를 찾고, 계획을 세우고, 안전하게 짓고, 결과를 점검한 뒤, 보고서로 공유하고 더 나아지게 고쳐요. 순환은 문제, 계획, 시공, 점검, 공유예요.
에어컨 설비 – 중앙식 에어컨 설비는 칠러에서 찬물을 만들고, 공기조화기(AHU)가 공기를 거르고 식혀서 덕트로 각 방에 보냅니다. 시스템에어컨이나 벽걸이처럼 한 방만 맡는 개별 장치도 있습니다. 온도 조절기와 밸브가 냉방을 조절하고, 적당한 설정 온도, 단열, 인버터, 가변 풍량으로 에너지를 아낄 수 있습니다. 간단한 설계식: 풍량 V = Q / (rho cp deltaT), 덕트 면적 A = V / v, COP = 냉방 능력 / 소비 전력.
음향학: 방, 귀, 오디오 장비는 소리를 어떻게 다룰까 – 음향학은 소리를 다루는 과학이에요. 소리가 어떻게 만들어지고, 방 안에서 어떻게 퍼지고 반사되는지, 우리가 어떻게 듣고 어떻게 녹음하는지를 배웁니다. 방에서는 직접음과 여러 번의 반사음이 함께 들리고, 소리가 사라지는 데 걸리는 시간이 잔향 시간 T = 0.161 V / A (세이빈 공식)예요. 부드러운 재료는 소리를 흡수해서 T를 줄여 줍니다. 소리의 크기는 데시벨로 재고, 음의 높이는 진동수가, 음색은 배음의 섞임이 정해요. 마이크는 소리를 전기 신호로 바꾸고, 컴퓨터는 그것을 숫자로 표본화해요. MIDI는 소리가 아니라 음표 명령을 보냅니다.
전류, 전위차, 그리고 전기 회로 – 전류는 전하가 흐르는 빠르기로, I = Q/t 이고 단위는 암페어(A)이며 전류계를 직렬로 연결해 잰다. 전위차는 단위 전하를 두 지점 사이에서 옮기는 데 필요한 일로, V = W/Q 이고 단위는 볼트(V)이며 전압계를 병렬로 연결해 잰다. 전하는 닫힌 회로에서만 흐른다.
전자기 유도 – 코일을 통과하는 자기선속이 변하면 코일에 기전력이 생겨요: ε = −N dΦ/dt (패러데이 법칙). 마이너스 부호가 렌츠 법칙이에요. 유도 전류는 항상 그것을 만든 변화를 방해하는 방향으로 흘러요. 자기장 속에서 막대를 움직이면 운동 기전력 ε = Blv가 생겨요. 전류가 변하면 자기 자신의 코일(자체 유도, L)과 가까운 다른 코일(상호 유도, M)에 기전력이 생겨요.
전자기파 – 변하는 전기장은 전류처럼 작용하며, 이를 변위전류라고 해요. 변위전류는 자기장을 만들고, 변하는 자기장은 다시 전기장을 만들어요. 이 둘이 함께 전자기파(EM파)가 되어 빈 공간에서도 c = 3 × 10⁸ m/s의 속력으로 나아가요. E와 B는 서로 수직이고 진행 방향과도 수직이라서 전자기파는 횡파예요. 파장 순서로 늘어놓으면 전파, 마이크로파, 적외선, 가시광선, 자외선, X선, 감마선의 스펙트럼이 돼요.
전하와 전기장 – 전하에는 두 종류가 있고, 보존되며, 기본 전하 e = 1.6 × 10⁻¹⁹ C의 정수배로만 존재해요. 두 점전하 사이에는 F = kq₁q₂/r² 의 힘이 작용해요(k = 9 × 10⁹ N m² C⁻²). 여러 전하가 만드는 힘과 전기장은 벡터로 더해져요(중첩의 원리). 전기장 E = F/q₀ 이고 점전하의 전기장은 kq/r² 이며, 전기력선으로 나타낼 수 있어요. 전기 쌍극자(±q가 2a 떨어진 한 쌍)의 쌍극자 모멘트는 p = q·2a 이고, 균일한 전기장 안에서는 알짜힘이 0이지만 τ = pE sinθ 의 돌림힘을 받아요. 전기 선속은 Φ = E·A 이고, 가우스 법칙에 따르면 닫힌 곡면을 지나 나가는 선속은 q_내부/ε₀ 예요. 이 법칙으로 긴 도선(λ/2πε₀r), 무한 평면(σ/2ε₀), 얇은 구껍질(바깥 kq/r², 안쪽 0)의 전기장을 빠르게 구할 수 있어요.
중력 가속도와 높이·깊이에 따른 변화 – 지구 근처에서 자유 낙하하는 물체의 가속도는 g = GM/R² ≈ 9.8 m/s²입니다. 이 값은 떨어지는 물체의 질량과 상관없습니다. 높이 h까지 올라가면 g가 작아져서 g_h = g R²/(R + h)²이 되고, h가 작을 때는 대략 g(1 − 2h/R)입니다. 깊이 d까지 내려가도 g가 작아져서 g_d = g(1 − d/R)입니다. 지구 중심에서는 g = 0입니다. 그래서 g는 지표면에서 가장 큽니다.
콘크리트, 철근콘크리트, 철골 구조 – 콘크리트는 누르는 힘에는 강하지만 당기는 힘에는 약합니다. 당겨지는 곳에 철근을 넣으면 철근콘크리트(RCC)가 됩니다. 삼각형으로 짜 맞춘 철골은 가볍고 넓은 간격을 건널 수 있습니다. 농장에서는 수로 라이닝, 물탱크, 사일로, 다리, 축사에 이 세 가지를 모두 씁니다.