메뉴로 건너 뛰기 내용으로 건너 뛰기
커뮤니티 COMMUNITY
제목 [Harry Kim] Work and Potential energy
20 20
작성자 jej*** 등록일 2020-04-29 오후 11:31:19

선생님 죄송한데 제가 사진 다시 다운 받아서 올렸는데 마지막 질문만 답해주실수 있으세요? 너무 헷깔려요ㅠㅠ


선생님 안녕하세요. 강의 20강 12:30쯔음에 선생님이 문제 푸실때 제가 첨부 파일에 있는것처럼 노트 정리를 했는데요 이해가 잘 안가네요. W(ext)= change in internal energy라고 쓰여저 있는데 W(ext)가 work done BY the external 인가요? external이 negative work를 하면 charges 가 혼자서 움직이는 거이죠? 이 external work가 electric field도 되나요?

만약에 제가 앞에서 한 말이 다 맞다면 밑에 있는 사진은 potential energy 와 work의 relationship을 잘못 정의한건가요? 그럼 그 밑이 문제도 틀린거예요? Princeton 138 페이지 있습니다. 수정한 질문이라 사진 첨부가 두번은 안되네요ㅠㅠ

첨부파일 thumbnail_processed[1].jpg
첨부파일 princetonask.jpg
2020-04-30 오후 8:42:27

학생이 첨부한 참고서 Example 1 그림을 기준으로 설명하겠습니다. 

 

electric field 가 왼쪽에서 오른쪽으로 가고 있으니 왼쪽에 + 가 많이 있고 오른쪽에 - 가 많이 있는 것이 맞습니다. 학생이 그림에 표시한대로 입니다. 건드리지 않고 가만히 놔두면 모든 것은 potential energy 가 낮아지는 쪽으로 움직입니다. 그게 편안한 것입니다. 여기서 +q 는 A 에 있을 때 보다 B 에 있을 때가 편안합니다. + 가 많은 곳에서 멀고 - 가 많은 곳에 좀 더 가까이 왔으니까요. 즉, +q 가 A 에 있을 때 보다 +q 가 B 에 있을 때 이 시스템의 potential energy 는 낮습니다. 여기서 시스템이란 중간에서 왔다갔다 움직이는 +q charge 와, electric field 를 만들어 주고 있는, 학생이 그린, +++++ charge 들과 -------- charge 들을 포함합니다. +q 는 field 에 의해 오른쪽으로 force 를 받고 그에 따라 오른쪽으로 움직입니다. force 의 방향과 displacement 의 방향이 같으므로 이 force, 즉 electric field 에 의한 force 는 positive work 을 합니다. positive work 을 한다는 것은 에너지를 쓴다는 것입니다. electric field 가 에너지를 쓰는 것이죠. 그러니 이 시스템의 potential energy 는 줄어듭니다. 이것과 +q 가 A 보다 B 에 있을 때 시스템의 potential energy 가 낮은 이유입니다. 이 참고서의 example 1 의 solution 에서 delta UE = - qEr 이라고 되어 있는 이유이기도 합니다. r 을 움직이면 potential energy 가 내려가니까 - 가 붙었습니다. 

 

이 example 에서 external force 는 없습니다. 여기 그려져 있는 electric field에 의한 force 는 internal force 입니다. 첨부한 그림을 보니 학생이 electric force 에 동그라미 치고 external 이라고 써놓았던데 잘못된 것입니다. 그냥 놔두고 system 이 알아서 lower potential energy 상태로 움직인 것입니다. 허공에 물건을 놔두면 저절로 아래로 떨어지면서 gravitational potential energy 가 줄어드는 것과 같은 이치입니다. 

 

Mechanics 할 때도 몇번 설명한 바 있는데, kinetic energy 는 움직이는 어떤 물건 ( mass 라든지, charge 라든지) 이 가지고 있는 것이지만, potential energy 란 어떤 물건이 혼자 가지고 있는 것이 아니고, 그 물건과 field 가 포함된 system 전체가 가지고 있는 것입니다. 시스템 내부의 electric field 가 external 이 아니라는 것을 기억하는 것이 중요하겠습니다. 

Top