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글쓴이 제목: 힘에 대하여.
최인규
Beginner
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Post 힘에 대하여.
on: 2011/06/27

힘 force에 대하여

무거운 물체를 들거나 움직일 때 근육이 긴장하는 것을 우리는 그

들은 힘으로써 느낀다. 그러나 물리학적으로 생각할 때에는 사람마다

차이가 있는 감각을 떠나서 힘을 양으로서 정의하는 것이 필요하다.

힘의 측정법은 지구상에서 우리생활에는 편리하지만 무게라는 것은

장소와 높이에 따라 달라지므로 지구를 떠나서는 아무른 의미가 없다.

힘은 사람의 작용뿐 아니라 물체의 운동을 일으키는 원인도 된다.

책상위에 물체가 놓여있는 것은 우리 손위에 물체를 들고 있는 것과

같이, 물체는 책상에 무게라는 힘을 미치고 있다.

땅위에 물체가 땅에 떨어지는 것은 물체에 지구의 인력이(정확히

말하면 중력) 작용하기 때문이다. 물체가 낙하할 때 공기의 저항을

무시한다면 낙하하는 물체는 일정한 가속도 加速度가 생길 것이다.

이때 같은 지점에서의 중력은 일정함으로 힘은 물체에 일정한 가속도

를 생기게 하는 것이다. 힘과 이 힘으로 생기는 물체의 가속도와의

사이에 어떤 관계가 있을 것이라는 것은 우리들이 평소에 경험으로

짐작할 수 있다. 예컨대 차가 움직이기 시작할 때에는 속도의 변화가

큼으로 많은 힘이 필요하나 차가 일정한 속도에 다다른 후에는 적은

힘으로써 충분하다. (관성의 법칙) (운동의 법칙) 모든 운동을

일으키는 원인을 없애면 물체는 직선 위를 등속도 等速度로 운동한다.

(운동의 제1법칙) 관성 慣性을 어기고 물체의 속도를 변화시키려면

그 가속도의 방향으로 가속도에 비례하는 크기의 힘이 필요하다.

자동차를 운전하는 사람 중에 연료를 아주 많이 소모하는 사람은

브레이크를 많이 사용하며 가속페달을 자주 변화시키는 사람이다.

연료 소모를 작게 하는 사람은 속도를 일정하게 달리는 사람이다.

국가가 다니는 차들의 연료를 절약시키려면 신호가 없는 로터리로

만들어 주어야 하고, 구배가 작은 평탄한 길을 만들어 주어야 한다.

도로의 높낮이에 변화를 주지 말아야 연료의 소모가 작아진다.

회전하는 로터리는 회전반경을 크게 해 주어야 연료소모를 줄인다.

(운동의 제2법칙) 이때 힘은 가속도에 비례함과 동시에 물체의

질량과도 비례한다는 것은 경험으로 알 수 있음으로 (예컨대 중력의

크기는 물체의 질량에 비례한다) 그렇기 때문에 승용차나 차의 무게를

필요 없이 많은 짐을 싣고 다니는 버릇이 있으면 연료를 많이 쓴다.

골목길이나, 학교 앞에 과속방지턱을 만들어야 사고가 많이 나지

않는다. 그러나 한번 속도를 변환함으로 연료도 많이 쓰게 되고

그만큼 공해도 많이 생기게 된다.

물체의 질량과 힘에 의하여 그 물체에 생긴 가속도의 곱積으로 힘을

나타낼 수 있다. 힘〓 질량 × 가속도 이다.

CGS단위계에서 힘의 단위 즉 질량 1?의 물체에 작용하여 1㎝/sec²

의 가속도를 생기게 하는 힘을 1다인(dyne)이라 하고 그 10?을 1뉴톤

(newton)이라 한다. 1뉴우톤(newton)은 1㎏의 물체에 작용하여

1m/sec²의 가속도를 생기게 하는 힘이다.

힘의 단위 1㎏중은 중력의 가속도가 9.8m/sec²의 곳에서 1㎏의

물체에 작용하는 중력이므로 1㎏중 〓 1,000?× 980㎝/sec²

〓 9.8 × 10?dyne 〓 9.8newton 이다.

그 움직이는 물체가 지구중력방향각에서 어떤 방향으로 움직이는가?

에 따라 물체에 생기는 운동은 달라진다. 힘은 크기 외에 힘의

작용하는 방향도 생각해 주어야 된다. (힘의 vector라는 것이 있다)

힘의 방향과 크기를 나타내는 화살표의 좌표그림으로 나타내며,

화살표가 지니는 면적에 상응하는 힘의 크기를 가지고 있다고 본다.

(지구 중력의 방향에서 어떤 방향으로 얼마나 움직였는가?)

질량 1그램의 물체에 작용하는 중력의 크기는 약 980다인이다.

복합적인 단위를 보자.

 

에너지는 J이며, 1000배는 kJ이다.

풀어서 쓴 단위는 kg·m²/s²이며

더 풀어서 쓰면 (kg)·(m/s²)·(m)이다.

즉, 1kg·m²/s²은 1kg의 물체를 1m/s²의 가속도를 갖도록 힘을 주어

지구중력의 역방향으로 1m간, 일이다.

(물론 0.5kg이라면 2m/s²의 가속도를 갖고 1m간 것도 되며,

1m/s²의 가속도를 갖고 2m간 것도 되고, 좌우간 모든 요소를

계산해서 1이 나오면 된다.)

 

다르게 표현하면 1N의 힘으로 1kg이 1m 거리를 간, 일이기도 하다.

 

만일에 1(kg·m²/s²)/m라는 게 있다고 하자.

이것은 무엇을 뜻할까? 다시 쓰면 1J/m이다.

이것은 1m가는 동안 사용한 에너지일까?

 

다시 정리해보자. (kg·m²/s²)/m이므로 kg·m/s² = N이 된다.

즉, 힘이다. 오..! 에너지를 거리로 나눴더니 힘이 되네.

힘을 거리로 곱하면 에너지가 된다. 오호 에너지가 바로 이런 것.

이것을 나타낼 때 어떻게 표현을 하는가?

1ton의 물체가 지구중력의 역방향으로 60m 를 올라갔다. 60ton?m다.

그냥 60ton은 일이 아니다. 무게일 뿐이다. 일을 만들어 주려면

움직인 거리가 있어야 된다. 60ton이 지구중력의 역방향으로 50m를

올라갔다. 60ton × 50m 〓3,000ton?m가 된다.

그렇다면 지구 중력방향으로 떨어지는 상태는 어떤가? 꼭 같다.

이때까지의 이론은 하나의 물체가 이동하는 상태를 공기 중에서 얻는

에너지의 크기를 구했는데 움직이는 가속도의 상태가 아닌 물의 수압

상태에서는 어떤 현상이 일어날까? 그것도 가속도 대신 물의 높이인

수압이라는 것이 있기 때문에 같은 조건의 계산식을 얻게 된다.

그러니까 ton?m 이라는 말은 일을 한 에너지의 량을 말하는 것이다.

 

그렇다면 위에 한 해석이 맞는 것일까?

1m가는 동안 1J의 일을 할 수 있는 힘이라고 해야 한다.

2m가는 동안 2J의 일을 할 수 있는 힘도 같다.

즉, 에너지/거리이므로 Am 가는 동안 BJ만큼의 일을 할 수 있다면

B/A J/m가 된다. 그리고 그것은 두 가지로 해석이 된다.

즉, BJ을 Am 가는 동안 했다는 것=1m 당 B/A J을 했다는 것과

B/A N의 힘을 주었다는 것 두 가지이다.

 

어떻게 두 가지로 사용할 수 있는가?

그것은 이렇게 하나 저렇게 하나, 같은 의미이기 때문인데,

1미터 가는 동안 1주울 의 일을 하면서 가는 것은 1뉴우턴의 힘으로

가는 것과 같다.

이와 같이 복합 단위의 해석은 찬찬히 해보면 여러 뜻이 되기도

하지만, 궁극적으로 그것들은 같은 의미이다.

물론 용도를 다르게 하여 쓸 수 있다.

 

보통 힘이라고 하는 것은 그냥 다양한 에너지를 구하기 위해서 또는

압력을 구하기 위해서 쓰지만, 얼마의 거리를 간 동안 얼마나

에너지를 썼는지 또는 일을 했는지를 알고 싶을 때도 쓴다.

 

단위

질량(m) – mass

가속도(a) – acceleration

속도(v) – velocity

힘(F) – force

시간(t) – time

중력가속도(g) gravity acceleration 이 모든 것을 한꺼번에 나타내는

것이 에너지(E) – energy work을 만드는 동기의 힘 재료

위치에너지의 E(p) 에서 p가 의미하는 것 – potential

운동에너지의 E(k) 에서 k가 의미하는 것 – kinetic

이동거리(s) – shifting distance

높이(h) - height

마찰계수(μ)

탄성계수(k)

반발계수(e) – elasticity

운동량(p) – 일 량

일(W)work 질량×움직인 거리

충격량(I) – impulse, impact의 경우는 collision시에 쓰인다고 봄.

열의 일당량(Q) –

일률(P) – Power

만류인력 법칙 중 사이 거리(r) – radial distance

전하량(q) –

넓이, 단면적(S) – square

저항(R) – 비저항, 고유저항(ρ)

전자 수(n) – number

전류(I) – Intensity

직류(DC) – direct current

교류(AC) – alternating current

길이(l) – length

전력(P) – power

자기장(B) – 아마도 막대자석인 bar magnet에서 유래했을 것으로

생각됨.

자기장(Magnetic field)을 M으로 나타내기도?

자속(φ) – flux

파장(람다) – lamda

주기(T) – Time

광자(c) – 아마도 constant velocity에서 유래했을 것으로 생각됨.

[출처] 물리단위 더 이상 어렵게 생각하지말자! 여기에 모여 있다.

 

에너지가 어디 있는지 몰라서 지구를 파 해친다.

에너지는 바다에 지구를 돌리는 힘만큼 작용이 되고 있다.

바다는 지구위에 모든 사람이 쓰고도 남는 영원한 에너지가 있다.

그것을 개발해서 가장 저렴한 가격으로 사용하는 방법을 찾았다.

해류가 있고, 조수가 있고, 그것을 이용하여 확장시키는 기술이 있다.

에너지는 지구가 돌아가는 한 영원히 있는 무한의 에너지이다.

영원히 공해가 없고 인류에게 평화만 가져다주는 복된 선물이다.

세상 사람들은 과학을 너무 어렵게 풀려고 한다.

에너지를 확장을 시킨다고 하니까 E.T.가 나온 줄 알고 도망간다.

확장이라는 용어를 우리가 쓰고 있는 현실 그대로 적용하면 된다.

 

확장이 아주 쉽게 되는 에너지가 있고, 확장이 불가능한 것도 있다.

불가능한 것은 열에너지 분야인데, 복사열의 전도가 빠르기 때문이다.

이 말은 흩어져 사라지는 이산속도가 빠르다는 것이다.

 

그럼에도 전혀 손실이 없는 에너지의 분야가 있는데 위치에너지다.

위치에너지 중에는 중력과 부력이 있고, 조수를 이용하는 방법이 있다.

어떤 정신없는 사람은 확장을 시킨다니까 영원히 확장이 되는 것인 줄

착각을 하는 것을 본다. 한 번 만에 영원히 확장이 되는 일은 없다.

그러니까 확장이 되어야 할 위치에너지를 만들어 둔 다음에 그 위에

자연의 거부할 수 없는 무한의 에너지가 와서 그 위에 덮이면, 그

둘이 합한 값의 제곱이라는 크기로 확장이 되는데, 인간이 활용하기에

가장 적합한 크기와 시간에 맞추어 정기적으로 작용을 해 주기 때문에

지구가 돌아가는 한 끝도 없이 반복해서 확장을 시켜주는 무한포장

에너지가 있어 주었기 때문에 미리 만들어 둔 위치에너지에 자연의

조력이라는 거부 못할 무한의 힘이 그 속에 끼어들어 무한의 힘으로

확장을 시켜 버리기 때문에 확장이 되는 원리를 인간과학역사에서

처음으로 (원천적이고 독보적인 발명특허)발명 된 과학의 르네상스다.

 

이 발명으로 바다에 발전소를 건설하면 조력이 강한 바다에서 1㎡마다

매일 1,000ton?m의 일을 얻고 1.2h의 전력을 생산하게 된다.

서해바다를 사용하면 상시출력 30억의 발전소를 건설하고도 남음이

있고, 그 생산되는 전력의 원가는 ㎾h 당 30원 이면 되는 인간이

만들어 내는 에너지 중에 가장 저렴한 것이기 때문에 정부는 기름

값의 들어오는 세금보다 더 많은 세금을 지구가 돌아가는 한 영원히

거두어 들여서 복지국가를 만들어가게 되는 것이다.

미래의 세상은 어떤 세상이 온다고 보는가?

모든 공장들을 운영하는 에너지는 저렴한 전력으로 운영을 한다.

길에 다니는 모든 차들은 Trolley 전기 차들만 달리는 무공해 시대다.

모든 가정과 사무실은 전력이 풍부한 값이 싼 전력으로 풍요롭다.

 

우리나라에서 기업을 하는 사람들은 모두 세계 1,000위 권 안에 들어

가는 최고의 부자기업이 된다. 그 이유는 기업의 운영에너지원가가

저렴하기 때문이다. 수출경쟁력이 분명하게 차별성을 가지게 된다.

아무리 나이가 많아도 일하고 돈을 벌어들이는 직업이 있는 나라다.

전 세계의 기업들은 대한민국에 와서 기업을 열려고 기를 쓴다.

전 세계적인 명품은 대한민국에 와야 만나는 세상이 된다.

 

세계 석학들이 성공을 하려면 대한민국에 와야 성공하는 세상이 된다.

 

http://gravitat.net 홈 자료실545번을 보면서 왜 이런 세상을 열어야

하는 지 생각을 하자. 그리고 어떻게 행동할 것인지 생각하자.

이 연구의 발명은 이미 50년의 역사를 가지고 있는 노하우이다.

우리 국민은 조금만 머리를 쓰면 엄청난 재벌들이 된다. 그 이유는 저렴한

전력을 이용한 사업은 에너지의 원가가 그의 들어가지 않는 것과 같은

이치이다. 그 말은 원가가 없는 생산업이라는 결론이 나오기 때문이다.

많은 에너지를 사용하여 제품을 생산을 하되 이 세상에서 최고의 명품으로

판정을 받을 수 있는 제품을 생산하도록 계획을 하자.

발명특허가 이 분야에서 3번이나 나왔고, 우리나라 및 세계 각국에서

발명특허를 받았다. 에너지가 확장이 된다는 황당한 논리에 대하여

과학기술부장관 주최로 원리의 타당성 입증을 위한 전문가 회의를

과학기술부 강당에서 개최한 바가 있는데, 원리에 하자가 없고 다만

발전기술은 종합적인 기술인만큼 좀 더 연구 해 보는 것이 좋겠다는

것과 실험은 작은 규모로 해 보는 것이 좋겠다는 결론을 얻었음에도

불구하고 기초실험을 위한 발전소건설인가를 해 주지 않았다.

 

이는 항상 있던 밥그릇이 없어질까 염려하는 선순위 기득권층의 끝

없는 반발 때문인 것을 잘 알고 있지만 밤이 깊으면 새벽은 틀림없이 온다.

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