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Title [Harry Kim] AP Phys C Mech E1-35 질문
18 Lesson_18_E01-2.Practice.Test.1.Part.2 18
Author phy*** Date Posted 2025-02-25 오전 1:21:37

안녕하세요 선생님! 선생님 강의 열심히 듣고 있습니다.


E1-35문제에서 선생님이 Gravitational Potential Energy 그래프를 Gravitational Force 그래프와 연관 지어서 보여주셨는데, 보라색은 선생님이 그려주신 부분이고 파란색은 제가 생각하는 r 이 R (planet's radius)보다 작을 때 그래프가 생겨야 할 모양입니다. 만약 F의 직선부분이 2x 라고 가정을 해 본다면, - 적분을 하면 -x^2이 나와서 U에 제가 그린 파란 부분처럼 그래프가 나옵니다. 뭐가 맞는 걸까요? 혹시 제가 잘못 하고 있는 부분이 있으면 알려주시면 감사하겠습니다!

Attachment SmartSelect_20250224_231855_SamsungNotes.jpg
2025-02-28 오전 11:41:44

중력이 attractive force 이기 때문에 혼동이 생긴 것 같습니다. 

 

사실 그냥 수학적/기계적으로 따진다면, F = - dU/dr 이므로,  U = -GMm/r 을 미분하고 - sign 을

붙여서 F = - GMm/r^2 이 되죠.  r < R 인 영역에서도 사실은 F = - (GMm/R^3) r 

이 됩니다. 이것을 적분한다면 혼동없이 답이 나올 겁니다. force 그래프는 그 크기만 그려져

있을 뿐입니다. 

 

수학을 떠나서, 물리적으로 얘기하자면, 세상의 모든 것들은 system 의 potential energy 가 줄어드는

방향으로 움직입니다. attractive force 는 물체의 거리를 가깝게 하죠. 물체의 거리가 가까와 질 수록

potential energy 가 decrease 한다는 뜻입니다. 반면에 repulsive force 는 서로 밀어내서 멀어지고

싶어하죠. 거리가 멀어질수록 potential energy 가 decrease 합니다. 중력은 당기는 force 이고, 

거리가 가까와 지고 싶어하는 force 이므로 가까와질수록 potential energy 가 지속적으로 감소해야 맞습니다. 

 

 

 

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