물리학의 기본 역학과 열에 대한 상식과 연구

물리학

물질과 에너지를 연구하는 과학입니다. 물리학자들은 물질의 근본과 행동 방식을 이해하려고 합니다. 즉 에너지가 어떻게 만들어지고, 에너지가 한 지점에서 다른 지점으로 어떻게 이동하며, 에너지를 어떻게 조절할 수 있는지 알고자 하는 것입니다. 또한 물질과 에너지 사이에 어떤 관계가 있으며, 시간과 공간에서 서로가 어떻게 영향을 미치는지에 대해서도 탐구합니다. 물리학을 연구해서 얻은 지식은 천문학, 생물학, 화학, 지질학 따위의 다른 과학에서도 중요하게 쓰입니다. 공학, 의학, 기술 등 실용 학문의 발달도 물리학과 밀접하게 연관되어 있습니다. 예를 들어, 공학기술자들은 물리학의 일정한 원리에 따라 자동차와 항공기를 설계합니다. 그리고 과학기술자들은 물리학의 법칙과 이론에 따라 인공위성을 궤도에 올리고, 우주탐사선에서 정보를 얻습니다. 또한 물리학의 탐구로 방사선 물질을 특정한 병의 연구, 진단, 치료에 쓸 수 있게 됩니다. 더욱이 진공청소기에서 비디오테이프 리코더(VTR)에 이르기까지 오늘날 가정에서 사용하는 편리한 기계들은 물리학의 이론과 원리를 바탕으로 한 것입니다. 물리학의 연구:물리학은 물질의 구조와 행동을 알아내고, 에너지에 관해서도 연구합니다. 물리학자들은 이론을 개발하고, 실험을 수행하며, 제조 과정과 제품을 개선합니다.

 

 

 

 

물리학자들이 연구하는 것

물리학자들은 세계가 어떻게 구성되어 있고, 어떻게 변화하는가와 같은 기본적인 물음에 대한 답을 얻으려고 합니다. 실험물리학자들은 빈틈없이 계획된 실험을 해낸 뒤, 그 결과를 예상했던 것과 비교합니다. 실험 결과는 이론물리학자들이 발견시킨 법칙과 이론을 바탕으로 예상할 수 있습니다. 이러한 법칙과 이론은 물리학의 기본 도구인 수학으로 표현됩니다. 물리학자들이 연구하는 주제는 고전물리학과 현대 물리학이라는 커다란 두 분야로 나뉩니다. 이 두 분야는 근본적으로 중점을 두는 부분이 다릅니다. 고전 물리학:운동과 에너지에 관한 물음을 다루며, 역학·열·소리·전기와 자기·빛의 다섯 가지 영역으로 구성된다. 역학:정지해 있거나 운동하고 있는 물체에 작용하는 힘을 연구합니다. 예를 들어, 힘이 물체에 어떻게 작용해 가속 도를 일으키는지를 다룹니다. 작용하는 힘 때문에 운동 상태가 변하는 물체를 다루는 역학을 동역학이라고 합니다. 반면에, 정지해 있거나 등속 운동을 하는 물체를 다루는 역학은 정역학이라고 합니다. 유체역학도 역학의 한 분야로 액체와 기체의 행동을 다룹니다. 행성의 궤도나 운동하고 있는 물체의 경로를 설명할 때 역학의 원리가 쓰이며, 다리·컨테이너·도로·차량 따위를 설계할 때에도 중요하게 쓰입니다. 열:열을 연구하는 분야를 열역학이라고 합니다. 이 영역은 열이 어떻게 만들어지고, 어떻게 다른 곳으로 전달되는지 또는 어떻게 물질을 변화시키며, 어떻게 저장되는지 연구합니다. 열에너지는 다른 종류의 에너지로 바뀔 수 있으며, 다른 종류의 에너지도 열에너지로 바뀔 수 있습니다. 예를 들면, 석탄이 탈 때는 석탄 분자를 결합하고 있는 화학 에너지의 일부가 열로 바뀌는 것입니다. 또한 열역학은 아주 낮은 온도에서 물질을 연구하는 저온 물리학을 포함합니다. 열역학의 원리는 냉장고와 냉동고뿐만 아니라 모든 열기관을 이해하는 데 꼭 필요합니다. 소리:소리에 대해 연구하는 것을 음향학이라고 합니다. 소리는 물체가 만드는 진동으로 이루어지고, 이 진동은 공기·물·건물벽 같은 매질을 통과합니다. 소리를 이해하는 것은 공연장, 보청기, 테이프 리코더, 레코드 플레이어, 스피커 따위를 설계하는 데 큰 도움이 됩니다. 인간이 들을 수 없을 정도로 진동수가 큰 초음파도 연구 대상입니다. 전기와 자기:전기와 자기의 관계는 아주 밀접해 종종 이 둘을 합쳐 전자기하고 합니다. 전하의 운동은 자기 효과를 일으키며, 자기력은 전기 효과를 일으킵니다. 과학기술자들은 이러한 상호관계에 대한 지식을 바탕으로 거대한 발전기와 라디로·텔레비전·컴퓨터 같은 전자장비를 개발합니다. 빛:빛에 대해 연구하는 것을 광학이라고 합니다. 광학은 물리광학과 기하광학 두 분야로 나눌 수 있습니다. 물리광학에서는 빛의 본질과 빛이 방출되고 투과되는 물리적 과정을 연구합니다. 기하광학에서는 빛이 어떻게 전파되고, 다른 물질들이 빛의 전파 방향에 어떤 영향을 주는지 연구합니다. 기하광학은 망원경, 현미경, 렌즈, 거울 등을 이해할 때 필요합니다.