위치에너지

요약

어떤 물체가 현 상태를 유지할때 미래에 가지게 될 에너지

정의상 가정	에너지
내용상 가정
공식
단위	J=m*N
응용

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에너지는 크게 운동에너지와 위치에너지로 나뉩니다.

무슨 기준으로 나누었을까요??

조금만 살펴보면 굉장히 지극히 단순한 기준으로 나눈것을 알 수 있습니다.

바로 '현재'인지 '미래'인지로 나눈 것입니다.

운동에너지와 마찬가지로 결론부터 말하자면 위치에너지는 '미래'입니다.

즉 아직 에너지가 현실세계에 적용되지 않았지만,

미리 수식적으로 예측하는 것입니다.

그냥 머릿속으로 상상하는 것이죠.

대표적인 위치에너지가 중력위치에너지 입니다..

다음사진을 볼까요?

야자나무에서 야자 A가 떨어지려고 하고있습니다.(현재 야자는 A입니다.)

여기서 A가 B의 위치로 떨어질때까지 얼마나 에너지를 받을지 예측해 보는 겁니다.

A에서 B까지 10m이고 중력이 10N이라 하면

A가 B까지 도달하는 동안 10N*10m=100J의 에너지를 받게 될겁니다.

즉 미래인 B를 가정하여 계산한 에너지가 바로 위치에너지 입니다.

이 상황은 B에대한 A에 위치에너지라고합니다.

아직 일어나지도 않았고 어떻게 될지도 모르는데 일딴 가정해서 미래의 일을 계산해 보는 것입니다.

즉 위치에너지는 '현재'의 것은 아닙니다.

현재의 에너지는 운동에너지 입니다.

이런 위치에너지는 언제 써먹을 수 있을까요?

바로 계들 사이에 힘이 작용하고 있을 땝니다.

계들 사이에 일(W)이 작용했으면서도 여러가지 상황에 의해 일이 운동에너지로 정의되기 복잡할때

계의 구성원들의 배열상태에 의미를 부여해 일을 저장하는 것으로 쓰입니다.

다시말해 아직 일어나지 않았지만 힘이 있기에 일어날 수 있는 에너지를 미리 표시해 두는 겁니다.

즉 힘이 작용한다는 것을 표현하기위해 에너지를 쓰는 겁니다!!

따라서 위치에너지는 계의 구성원들 사이에 작용하는 특별한 형태의 힘에만 연관됩니다!

앞서 운동에너지를 '현재', 위치에너지를 '미래'라 하였는데,

이 미래는 '현재' 계에 작용하는 힘에 의해서만 결정이 됩니다.

따라서 가능한 모든 에너지는 이미 정해져있는 겁니다.

그러니까 외부 계(힘을 주는 주체)가 계에 줄 수 있는 모든 에너지가 W라 한다면

현재까지 준 에너지는 모두 운동에너지가 되었을 것이고

나머지는 위치에너지가 됩니다.

따라서 위치에너지를 U, 운동에너지를 K라 한다면

이 성립합니다.

여기서 에너지 하면 항상 부르짖는 역학적 에너지 보존의 개념이 나옵니다.

운동에너지 더하기 위치에너지는 보존된다.

너무나도 당연한 이야기지요??