문제  해설 밴더그래프(Van de Graaff) 발전기란? 본격적인 문제풀이에 들어가기에 앞서 밴더그래프 발전기에 대해 간략하게 설명하고 넘어가고자 한다. 밴 더 그라프 발전기란 네덜란드계 미국의 물리학자인 밴더그래프가 발명한 정전발전기로, 기본적으로 도르래 형태이며 상·하단에 브러시가 있어 전하를 이동시키는 역할을 하고 상단은 금속구로 둘러싸여 있다. 작동원리는 다음과 같다. 먼저 하단에 있는 브러시에 전압을 걸어 양전하로 대전시켜 하단브러시와 가까운 위치의 절연벨트를 양전하로 대전시킨다. 그러면 양전하로 대전된 절연벨트가 상단브러시가 있는 위치에 도달해 상단 브러시의 음전하를 뺏게 된다. 그러면 브러시와 연결된 금속구 또한 양전하로 대전되며 이를 반복해 금속구에 전하를 충전하는 원리로 동작하는 정전..

일반물리학 문제풀이 2024. 8. 4. 11:58

문제   풀이 위에 그림에서 표현되었듯이 세 개의 점전하가 원의 중심으로부터 2.0m 떨어진 지점에 각각 위치하여 있는 가운데 원의 중심에서 합성 전기장의 크기와 방향을 묻고 있다.  원의 중심으로부터 세 점전하는 모두 2m 거리만큼 떨어져 있고(r = 2.0m)  전하량은 -5.0mC으로 모두 같다. 전기장은 1C의 시험전하가 받는 전기력의 크기로 이해할 수 있으므로 원의 중심에 1C의 시험전하가 있다고 가정하고 이 시험전하에 작용하는 모든 전기장의 합을 구하면 된다. 먼저 원의 중심에서 각 전하에 의해 작용하는 전기장의 크기는 거리와 전하량이 똑같기 때문에 모두 같은 값을 가진다.   그렇다면 각 전하에 의해 만들어지는 전기장의 x, y성분을 구해보자. 중심선과 30 º각을 이루는 곳에 위치한 전하를..

일반물리학 문제풀이 2024. 8. 2. 19:26

정의100nm이하 크기의 다이아몬드  제조방법제조방법에는 폭발법(detonation), 화학적 증기 증착법(chemical vapour decomposition), 레이저 폭발법 등이 있다. 이 중 대표적인 방법이 폭발(detonation) 법인데 설명하자면, 다이아몬드와 같은 탄소원자로 이루어져 있지만 결합구조가 다른 흑연(graphite)에 1~2시간 동안 1500도 이상의 고온과 5만 기압 정도를 가하면 아주 작은 크기의 다이아몬드를 얻을 수 있다. 이 인공 다이아몬드는 천연 다이아몬드와 성질이 똑같지만 가격은 더 저렴하다. 활용나노다이아몬드의 활용은 표면 윤활제에서부터 의학분야에 이르기까지 매우 폭넓다. 특히나 주목받고 있는 것이 의학 분야에서의 잠재적 활용 가능성인데 나노 다이아몬드는 높은 생체..

물리학 잡담 2024. 5. 28. 20:52

정의 차원은 크게 두 가지 정의가 있다. 하나는 물리량의 단위를 나타내고 비교할 때 사용되는 개념. 다른 하나는 공간에서 한 점의 위치를 결정하기 위해 필요한 축의 개수이다. 오늘은 후자로 정의되는 차원을 이야기할 것이다. 0차원은 위치의 기준으로 삼을 수 있는 축이 존재하지 않으므로 위치도 없고 방향도 없다. 따라서 0차원은 위치도 방향도 없는 점이다. 1차원은 하나의 축(방향)을 가지는 직선. 2차원은 두 개의 축(방향)을 가지는 면, 3차원은 세 개의 축(방향)을 가지는 입체가 된다. 상세 예를 들어 x = 1을 1, 2, 3차원 좌표계 각각에 표현한다면, 1차원 좌표계의 경우 축(방향)이 하나이므로 x방향으로 +1 위치에 있는 하나의 점으로 x = 1을 공간에 나타낼 수 있다. 2차원의 경우 공간..

물리학 사전 2024. 4. 11. 21:33

물리 혹은 수학 공부를 하다 보면 그래프를 그릴 일이 생긴다. 1차원이나 2차원 좌표계에서 그래프를 경우 함수가 복잡하지 않다면 상상하기도 쉽고 그리기도 비교적 어렵지 않지만 3차원의 경우 상상하기도 힘들고 손으로 잘 표현해 내는 것도 쉽지 않다. 하지만 파이썬 코딩을 통해 3차원에서 함수의 정확한 그래프를 구현할 수 있다. 그래프를 시각화하는 여러 소프트웨어가 있지만 오늘은 파이썬으로 3차원 그래프를 시각화하는 방법에 대해 알아본다. 본격적인 코딩을 시작하기 전에 먼저 필요한 라이브러리를 설치해야 한다. 크게 2가지 인데 하나는 matplotlib, 다른 하나는 numpy다. matplotlib 라이브러리는 정적이고 동적인 시각화 자료를 만들어주는 파이썬 라이브러리다. matplotlib에 대해 자세히..

파이썬과 물리학 2024. 3. 31. 11:32

벡터란 무엇일까? 내가 고등학생 시절 배운 벡터의 정의는 크기와 방향을 가지는 화살표였다. 그렇게 알고 여태껏 살아왔다. 하지만 물리를 제대로 공부하려고 보니 벡터를 제대로 알지 못하면 기본적인 물리 개념을 제대로 이해하는 것이 어렵다는 것을 깨닫고 이 참에 벡터에 대해 제대로 개념을 잡아 보려고 글을 썼다. 정의 일반적으로 고등학교 과정이나 대학 물리학 및 공학 분야에서 벡터는 크기와 방향을 가지는 물리량(a quantity with a magnitude and a direction)으로 정의된다. 이렇게 정의되는 벡터를 유클리드 벡터(Euclidean vector) 혹은 기하적 벡터(geometric vector)라고 한다. 유클리드 공간 그렇다면 유클리드 공간은 무엇일까? 유클리드 공간이란 유클리드..

물리학 사전 2024. 3. 23. 19:53

고전장론(Classical Field Theory) 전기장을 조금 더 제대로 이해하기 위해 장론(Field Theory)에 대해 먼저 알아보았다. 장론에는 크게 고전장론과 양자장론이 있는데 본 포스팅에서는 고전장론에 대해서만 이야기하고자 한다. 고전장론이란 공간상의 각 점을 실수 혹은 텐서로 표현되는 물리량으로 할당하는 것이다. 예를 들어 2차원 좌표평면 원점에 +1q의 전하가 위치한다면 좌표(1, 0)에서 전기장의 세기가 (ke·q, 0)이 될 것이고 (0, 1)에서는 (0, ke·q )가 될 것이다. 아래 이미지를 보자 위 이미지에서 보듯이 각 점은 전기장 벡터로 표현 가능하다. 이렇게 각 점에서 물리량을 정량적으로 표현하기 용이하도록 장이라는 개념을 사용하게 되었다. 전기장(electric fiel..

물리학 사전 2024. 3. 1. 00:11

오늘이 2023년 올해 (계묘년)의 마지막 날입니다. 각자 어떤 한 해를 보냈든 내년에도 올해처럼 평안하게 아니면 올해보다 더 나은 내년이 되기를 바랍니다. 오늘은 한 해를 정리하는 마음으로 인류 역사에 손꼽을 만한 현자들이라 할 수 있는 물리학자들의 명언을 소개해 드리고자 합니다. 물리학자들의 언사를 곱씹어보며 각자 교훈을 얻어가셨으면 좋겠고 올 한 해 훈훈하게 마무리하셨으면 좋겠습니다. 아무리 삶이 힘들게 느껴질지라도, 당신이 할 수 있고 성공할 수 있는 것은 항상 있다. 단지 포기하지 않는 것이 중요하다. - 스티븐 호킹 - 똑똑한 사람들의 특징은 그들이 멍청한 사람들에게 미친 사람처럼 보인다는 것이다. - 스티븐 호킹 - 생명이 있는 한 희망은 있다. - 스티븐 호킹 - 당신이 항상 화를 내거나 ..

물리학 잡담 2023. 12. 31. 19:10