1. 역학적 에너지 보존의 법칙
●위치 에너지(포텐셜 에너지)와 운동 에너지의 합은 일정
외부로부터 에너지를 얻지 않는 한 역학적 에너지의 총합은 일정하다.
$$ \frac{1}{2}mv^2 + mgh = 일정 $$
수력 발전소의 댐이나 급류의 높이가 높을 수록 낙하 지점에서의 물의 낙하속도는 빨라지게 됩니다. 속도가 빠를 때 물이 가지는 운동 에너지 또한 커집니다. 수력 발전은 낙하하는 물의 운동 에너지를 이용합니다.
그런데 높은 위치의 물일 수록 낙하 지범에서의 운동에너지가 커지므로, 원래의 위치 에너지가 커진 것으로 생각할 수 있습니다. 이 위치 에너지와 운동 에너지를 합해서 역학적 에너지라고 부릅니다.
지구 위에서 위치에너지는 $ mgh $로 나타내며, 운동 에너지는 $ \frac{1}{2}mv^2$로 구할 수 있습니다.
2. 운동량 보존의 법칙
●충돌 전후의 총 운동량은 같다
몇 개의 물체가 충돌 등에 의해 각각의 운동량이 변화하더라도, 충돌 전후를 통해서 운동량의 합은 변하지 않는다. 운동량이란 질량과 속도의 곱으로 구할 수 있는 양이다.
$$ P = mv $$
위와 같은 흔들리는 추에서 한개를 끌어 당겼다 놓으면 반대쪽의 한개가 튀어 나갑니다. 두개를 끌어당기면 두개, 세개를 끌어당기면 세개로 끌어당긴 추의 개수와 나가는 추의 개수는 같습니다. 이것이 바로 운동량 보존의 법칙입니다.
이와 같은 모델 이라면 무한 운동을 하는 영구기관도 간단하게 만들 수 있으리라 생각되지만, 실제로는 열이나 공기의 마찰 등으로 운동량이 조금씩 날아가 버려 얼마 뒤에는 멈추게 됩니다.
이런 모델이 아니라도 100원짜리 동전 등으로 같은 실험을 할 수 있습니다. 100원짜리 동전을 일렬로 늘어놓고 다른 100원짜리 동전을 손가락으로 튕겨 부딪치게 해보면 부딪치는 개수와 튀어 나가는 개수가 같다는 것을 알 수 있습니다.
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