에너지의 이해 I [개관 및 에너지의 형태: 운동에너지와 위치에너지]

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Energy - Knowledge Bank - Solar Schools

 

에너지 개관 Overview

에너지는 말 그대로 도처에 존재합니다! 우리 주변 어디에나 있고 심지어 우리 몸 안에도 있습니다. 우리 우주 전체가 에너지로 이루어져 있습니다. 에너지는 우리 삶에서 온갖 일들을 해냅니다. 자동차를 움직이고, 음식을 조리하고, 좋아하는 노래를 틀어주고, 집에 빛과 열을 공급해 줍니다. 또한 에너지는 우리 몸의 성장과 사고 활동에도 필수적입니다.

그러니까 에너지는 끊임없이 변화하고, 움직이고, 작용하는 어떤 것입니다!

 

에너지의 형태 Forms

두 가지 주요 에너지 형태: 하나는 운동 에너지이며, 다른 하나는 위치 에너지(저장) 에너지입니다

 

운동 에너지 kinetic energy

운동(움직이는) 질량(물체)의 에너지입니다. 물체가 더 빠르게 움직일수록 운동 에너지가 더 커집니다.

움직이는 모든 물체는 운동 에너지를 가집니다 – 움직이는 물체는 운동 때문에 에너지를 가지게 됩니다.

- 운동 에너지는 어떻게 계산되나요?

물체의 운동 에너지는 두 가지 요인에 기반해 계산됩니다:

• 속도 velocity: 특정 방향으로 움직이는 물체의 속도
• 질량 mass: 물체 안에 얼마나 많은 물질이 있는지(보통 물체의 무게로 측정됨).

 

 

Forms of Energy - Knowledge Bank - Solar Schools

 

위치 에너지 Potential Energy:

물체의 위치, 배열 또는 상태에 의해 저장된 에너지입니다.

 

위치 에너지란 무엇인가요?

위치 에너지는 물체나 물질에 저장되거나 보존되는 에너지입니다. 이 저장된 에너지는 물체나 물질의 위치, 배열 또는 상태에 기반합니다. 일을 할 수 있는 '잠재력'을 가진 에너지라고 생각할 수 있습니다. 물체의 위치, 배열 또는 상태가 변할 때 저장된 에너지가 방출됩니다. 예를 들어, 스프링을 압축하려면 에너지가 필요하지만, 스프링이 압축되면 그 에너지는 어떻게 될까요? 결국 우리는 에너지가 생성되거나 파괴될 수 없으며, 오직 한 형태에서 다른 형태로 변환될 수 있다는 것을 알고 있습니다. 스프링의 경우, 스프링을 압축하는 데 사용된 운동 에너지가 위치 에너지로 변환되었습니다. 스프링을 풀면 저장된 위치 에너지가 다시 운동 에너지로 변환됩니다.

 

스프링을 압축하는 데 사용되는 운동 에너지는 방출될 때까지 위치 에너지로 저장됩니다.

 

위치 에너지의 주요 유형

위치 에너지에는 두 가지 주요 유형이 있습니다:

• 중력 위치 에너지
• 탄성 위치 에너지

더 높은 물체(떨어질 거리가 더 멀다)는 더 큰 위치 에너지를 가집니다.

같은 높이에 있는 두 물체 중 가장 무거운 것이 가장 큰 중력 위치 에너지를 가집니다.

중력 위치 에너지

중력 위치 에너지는 물체를 아래로 끌어 당기는 중력의 힘으로 인해 물체가 수직 위치를 유지하고 있을 때  물체가 가지는 에너지입니다. 물체가 가진 중력 위치 에너지의 양은 그 높이와 질량에 따라 달라집니다. 물체가 무거워지고 지면에서 높을수록 중력 위치 에너지가 더 커집니다. 중력 위치 에너지는 무게와 키가 증가함에 따라 증가합니다. 위치 에너지는 물체나 물질에 저장된 에너지입니다. 

 

중력 위치 에너지는 수직 위치에 있는 물체가 가진 에너지입니다.

 

탄성 위치 에너지는 늘리거나 압축할 수 있는  물체에 저장된 에너지입니다.

 

탄성 위치 에너지

탄성 위치 에너지는 트램폴린, 고무줄, 번지 코드와 같이 늘어나거나 압축될 수 있는 물체에 저장된 에너지입니다.

물체가 더 많이 늘어날수록 탄성 위치 에너지가 더 커집니다.

 

위치 에너지의 예시에는 어떤 것들이 있나요?

위치 에너지의 예는 다음과 같습니다:

 

절벽 끝에 앉아 있는 바위. 만약 암석이 떨어지면, 암석이 움직이기 때문에 위치 에너지가 운동 에너지로 변환됩니다.

 

장궁의 늘어난 탄력 줄. 탄성 줄이 풀리면 화살이 앞으로 쏘아집니다.

 

스파클러. 스파클러 내부의 화학 위치 에너지는 막대기 꼭대기가 켜질 때 방출됩니다.

 

우리가 먹는 음식. 음식에는 화학 위치 에너지가 포함되어 있는데, 우리 몸이 이를 소화하면서 저장된 에너지가 움직이고 성장하는 데 필요한 에너지로 전환됩니다.

 

 

 

이상의 내용은 2002년 Rob Breuer and Mark Stenhouse가 시작한 The Solar Schools program '햇빛학교' 홈페이지에 의거하고 있으며, 자세한 사정은 그 홈페이지https://solarschools.net/about 에 소개된 정보 자료를 참조하기 바랍니다.