▶  물체가 에너지를 지니고 있는 방식(II) - 위치 에너지
 
 

 
 

너 지금 뭐 한 거얏?

미안. 실험 중이었어. 난 네가 그렇게 힘없이 뻗을지 몰랐지.

높은 곳에 있는 물체는 에너지가 있어. 그래서 일을 할 수 있고. 네가 방금 본 것처럼.

높은 곳에 있는 물체는 에너지가 있다고?

물체가 에너지를 가지는 방식에는 운동 에너지와 위치 에너지가 있다고 했지. 그 중 위치 에너지는 조금 더 어려우니까 잘 들어봐.
모든 물체는 가장 편안한 상태(위치)가 있어. 가장 편안한 상태(위치)란 아무 일도 안 해주었을 때 물체의 상태(위치)야.
그 외의 상태(위치)에서는 물체는 긴장하고 있는 상태지. 이런 가장 편안한 상태(위치) 이 외의 긴장 상태에서 물체는 더 많은 에너지를 가져. 이렇게 상태(위치)에 따라 양이 달라지는 에너지를 위치 에너지라고 해.

그러니까 운동 에너지는 물체가 어떻게 운동하고 있는 지에 따라 달라지는 에너지라면, 위치 에너지는 물체가 어떤 위치(상태)에 있는지에 따라 달라지는 에너지라는 거야?

그렇지. 몇 가지 예를 들어줄게.

(예 1) 높은 곳에 있는 물체

    물체를 바닥에서 들어올렸다 손을 놓으면 바닥으로 다시 떨어지지. 그러니까 바닥에 있을 때가 편안한 상태이고, 위에 있을 때가 긴장한 상태라고 할 수 있지. 즉, 바닥에 있을 때에 비해 위에 있을 때 위치 에너지 많은 거야.

     

     

 

이렇게 지구중력을 받는 물체가 높은 위치에서 갖는 위치 에너지를 중력 위치 에너지라고도 해. 더 높이 올라 갈수록(편안한 상태에서 멀어질수록) 더 많은 위치 에너지를 가져.

 

중력과 중력 위치 에너지~

두번째 예

(예 2) 벽에 부착된 용수철

     

    잡아 당기면

     

    놓으면 저절로

 

 

가장 편안한 상태로부터 벗어나는 정도가 클수록 더 많은 위치 에너지를 갖게 돼. 용수철이나 고무줄 같이 힘을 가하면 줄어들거나 늘어났다가 힘이 없어지면 다시 원래 상태로 돌아가는 성질을 탄성이라고 해. 그리고 이 탄성때문에 늘어난 용수철을 잡고 있는 손에 힘을 작용해. 그것을 탄성력이라고 하지.

 

 

이렇게 탄성을 가진 물체에 힘을 작용해 원래의 길이보다 늘어나거나 줄어든 상태(긴장된 상태)에서 갖는 에너지를 탄성 위치 에너지라고 부르기도 해.

 

힘에 의해 압축된 용수철이 에너지를 갖는 것은 용수철을 놓았을 때 위의 물체를 튀어 나가게 하는 것으로부터 알 수 있지. 물체에 힘을 작용해 이동하게 하였으므로, 일을 한 거니까.

 

    scienceorc.net

 

중력-중력 위치 에너지, 탄성력-탄성 위치 에너지, ....
위치 에너지는 힘과 관계있나봐!

맞아. 위치 에너지에는 짝이 되는 힘이 있어. 그 힘과 반대 방향으로 갈수록 에너지가 높아지지. 그것에 대해서는 여러 물체가 갖는 에너지에서 자세히 살펴 볼꺼니까, 지금 조금 이해가 덜 가더라도 참아.

아, 그렇구나~

운동 에너지와 위치 에너지에 대해서는 여러 물체가 갖는 에너지에서 자세히 살펴 볼꺼니까, 지금 조금 이해가 덜 가더라도 참아.
 

 

 

 

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