물리학에서 일은 정확한 정의를 가집니다: 힘이 물체를 변위시킬 때 전달되는 에너지입니다. 일률은 일이 수행되는 속도입니다.
핵심 공식
일:
W = F × d × cos(θ)
일률:
P = W / t = F × v
운동 에너지:
Ek = ½ × m × v²
위치 에너지:
Ep = m × g × h
단계별 예시
일 예시: 40 N의 수평력으로 상자를 5 m 밀기. W = 40 × 5 × cos(0°) = 200 줄
일률 예시: 4초 동안 200 J의 일을 함. P = 200 / 4 = 50 와트
경사면: 100 kg 상자를 30° 경사면으로 10 m 올리는 데 필요한 일: h = 10 × sin(30°) = 5 m → W = 100 × 9.81 × 5 = 4,905 J
단위
| 양 | SI 단위 |
|---|---|
| 힘 | 뉴턴 (N) |
| 일/에너지 | 줄 (J) |
| 일률 | 와트 (W) |
| 1마력 | 746 W |
에너지 보존
이상적인 시스템에서: Ek + Ep = 상수. 실제 시스템은 마찰과 열로 에너지를 잃습니다.