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자연 과학 Natural Science/물리 Physics 99

탄성 한계, Elastic limit, 탄성한도

탄성 한계Elastic limit 물리학의 법칙이자 용어. 모든 물체는 정해진 탄성의 한계가 존재하며 그 한계를 넘는 힘이 가해질 경우 그 물체가 지닌 탄성의 힘은 소멸된다는 물리학 법칙. 또는 그 한계.  외부의 힘에 의해 변형된 물체가 그 힘을 없애면 본래의 형태로 되돌아가는 힘의 범위를 말하며 탄성한도라고도 한다. 외부의 힘을 받아 생긴 변형이 탄성한계를 넘어서면 외부의 힘을 없애더라도 완전히 본래 상태로 되돌아가지 않고 변형된 상태로 남게 되며 이를 소성변형이라고 한다. 탄성한계는 탄성한도(彈性限度)라고도 한다. 물체에 외부의 힘을 가하면 물체가 변형되고, 어느 정도까지 외부의 힘을 가한 뒤 그 힘을 없애면 물체는 본래의 형태를 다시 회복하게 된다. 예를 들어 스프링과 고무는 길게 당기면 후크의 ..

역치, 閾値, 閾 문지방 역, threshold, 문턱값, 물리량의 최소치, 최소한도의 자극의 세기, 역치 이상의 자극(suprathreshold)

역치閾値, threshold, 문턱값 閾 문지방 역 물리학에서 어떤 현상을 일으키게 하기 위하여 계(系)에 가해야 하는 물리량의 최소치를 말한다. 생물학, 생화학 및 의학 분야에서는 생물체가 자극에 대한 반응을 일으키는 데 필요한 최소한도의 자극의 세기를 수치로 나타낸 것을 말한다. 흔히 '역치를 넘기다', '역치 이상의 자극'(suprathreshold)과 같은 표현으로 사용되며, 일상생활에서도 비유적인 표현으로서 '참을 수 있는 한계'라는 뜻으로 사용되기도 한다.  생물학적 역치 생물은 모든 자극에 반응하는 것이 아니라 일정 강도 이상의 자극이 가해지지 않으면 그 변화를 감지할 수 없으며, 생물이 갖고 있는 물리적, 화학적 특성 역시 생명을 최적의 상태로 유지하기 위한 항상성이 존재하여 미약한 강도의..

진공, 眞空 ,Vacuum, Free space, 양자 진공 요동, 에너지와 시간의 불확정성

진공 眞空 / Vacuum, Free space 고전적인 진공은 "물질이 전혀 존재하지 않는 공간"을 가리킨다.  영어 등에서 진공을 가리키는 단어인 베큐엄(vacuum)은 '비어 있다'는 뜻의 라틴어 단어 '바쿠스(vacuus)'에서 유래한 것이며, 우리말과 한자의 '진공(眞空)'은 '진짜로 텅 비었다'는 의미. 일반인들도 진공관이나 진공 청소기, 진공 보온병 같은 용어를 통해 일상적으로 접할 수 있기 때문에 일반인에게도 친숙한 단어이다. 그러나 우리가 일반적으로 생각하는 진공은 진짜 진공이 아니다. 진공 청소기는 진공은커녕 대기압의 80퍼센트 정도이며, 대개는 1/1000 mmHg 정도 이하의 저압이면 진공이라고 불러준다. 과학 실험이나 정밀공학 등을 위해 초저기압 상태를 만드는 경우에도 완전한 0기..

LC 회로

LC 회로는 문자 L로 표시되는 인덕터와 문자 C로 표시되는 축전기로 이루어진 전기 회로이다. 공진 회로, 탱크 회로, 동조 회로 라고 불리는 이 회로는 공진 주파수에서 진동 에너지를 저장하면서, 아날로그 형식의 전기 공명기로 쓸 수있다. LC 회로는 또한 특정 주파수에서 신호를 생성하거나, 더욱 복잡한 신호로부터 특정 주파수의 신호를 골라 내기 위해 사용된다. LC회로는 많은 전자 장치, 특히 무선 기기의 주요 구성요소로 발진기, 전자 필터, 튜너, 주파수 혼합기 같은 것들에서 사용된다. 저항으로 인한 에너지 소모가 없다는 가정 때문에 LC 회로는 이상적인 모델이다. 실제 LC 회로의 항상 구성 요소와 전선에서 작지만 0이 아닌 저항으로 인한 손실을 포함한다. LC 회로의 목적은 최소한의 감쇠(damp..

사건의 지평선, 사상 지평, event horizon, 이벤트 호라이즌, 블랙홀 경계면, 슈바르츠실트 해

사건의 지평선, 사상 지평, event horizon 일반 상대성 이론에서 예측된 개념으로, 내부에서 일어난 사건이 외부에 아무 영향도 미치지 않게 되는 경계면을 가리킨다. 지평선(horizon) 안에서 일어나는 사건에 대해 지평선 밖에서는 어떠한 정보도 감지할 수 없기 때문에 이러한 이름이 붙었다. 사건의 지평선을 관측할 수 있는 가장 대표적인 예시는 블랙홀의 경계면으로, 블랙홀이 블랙홀이라고 불리는 이유가 바로 블랙홀 너머로부터 빛을 포함한 어떤 정보도 관측할 수 없기 때문이다.   크기사건의 지평선의 크기는 일반 상대성 이론상 아인슈타인 장방정식의 해 중 하나인 슈바르츠실트 해(Schwarzschild solution)를 통해 나타나며, 그 반지름을 슈바르츠실트 반지름(Schwarzschild ra..

특이점, singularity, 중력 특이점(gravitational singularity), 일반적 물리 법칙 적용되지 않는 지점

특이점(特異點, singularity, singular point) 여러 분야에서 다양한 의미로 사용한다. 한자로는 '특별히(特) 다른(異) 점(點)'으로 해석되는데, 이는 영어의 'singular point'의 역어이다. 영어의 'singular'는 '독보적인, 특이한'이라는 의미를 갖는 단어이고, 궁극적으로 라틴어의 'singularis'(위 영어 단어와 비슷한 의미가 있다)에서 온 단어이다. 영단어 single에서 파생했다기보다, 기본형 singulus에서 파생한 singularis가 통째로 영어에 들어왔다고 봄이 타당하다.  물리  특이점(特異點, singularity)은 일반적인 물리 법칙이 적용되지 않는 지점이다. 물리 현상을 수학적으로 나타냈을 때 수학의 특이점이 나타나는 곳도 마찬가지로 특..

양공, 陽孔, Positive hole ,정공(正孔)

양공, 陽孔, Positive hole ,정공(正孔)양공은 전자들이 본래 자리에서 빠져서 생긴 '구멍'을 마치 양전하를 가진 입자처럼 취급하여 이르는 말이다.전자가 움직이면 본래 전자가 있던 자리는 비어 있게 된다. 빈 허공인 것이다. 전자들이 지속적으로 움직이면 그와 반대되는 방향으로 지속적으로 빈 허공들이 생겨난다. 화면에서 영상속 물체가 움직이는 원리를 생각해보자. 실제로 움직이지 않지만 화면을 이루는 작은 전구인 픽셀들이 차례로 빛나고, 먼저 빛난 픽셀은 점별하기 때문에 마치 움직이는 것처럼 보인다. 양공도 전자의 흐름 때문에 빈 허공이 마치 실제 입자인냥 반대 방향으로 움직이는 느낌을 준다. 그래서 이를 전자와 반대의 전하인 양전하로 취급한다. 이런 일을 하는 이유는, 모든 전자의 움직임을 일일..

칼, 자르는 원리, 압력의 과학, 분자 구조 파괴, Knife, cutting principle, science of pressure, molecular structure destruction

칼의 날카로운 모서리는 물체에 압력을 가하고, 그 압력을 통해 물체의 분자 간 결합을 끊어내는 역할칼이 물질을 자르는 원리는 물질의 분자 구조를 파괴하는 것입니다. 칼의 날은 매우 날카롭고 단단하여 물질의 분자를 강하게 압축하고 파열시키는 역할을 합니다. 이 과정에서 물질의 분자가 분리되고 물질이 잘려나가게 됩니다. 이러한 원리를 이용하여 칼은 다양한 물질을 잘라낼 수 있습니다. 그리고 칼의 날이 물질을 자르는 데에 가장 적합한 각도로 설계되어 있기도 합니다. 따라서 칼은 다른 물질을 잘라내는 데에 가장 효과적인 도구 중 하나    압력의 과학, '칼'…면도날이 털에 무뎌지는 과정은?  칼을 비롯한 날붙이는 다른 물체에 닿는 면적을 최소화해 압력을 높이는 원리로 작동한다. 압력은 단위면적에 가해지는 힘으..

반 데르 발스 힘(van der Waals force), 인력, 노벨 물리학상

반 데르 발스 힘(van der Waals force) 원리모든 물체는 아무리 매끄러워 보이는 것이라 할지라도 현미경으로 들여다보면 사실 매우 울퉁불퉁한 표면을 가지고 있다는 것을 알 수 있다. 따라서 아무것도 바르지 않은 채 두 물체를 이어 붙이면 그 사이엔 수많은 틈이 존재하게 되는데, 이 틈을 채워주는 것이 접착제의 기본 원리이다. 틈을 메워 마치 하나의 물체가 된 듯이 만드는 것이다.  모든 분자 간 혹은 각 분자의 일부분 간에는 ‘반 데르 발스 힘(van der Waals force)’이라는 인력이 작용하게 된다. 틈을 가득 메운 분자와 물체 사이에 이러한 반데르발스 힘이 작용하여 서로를 붙잡아 둘 수 있는 것이다. 반데르발스 힘을 최대한 이끌어내기 위하여 틈을 메우는 물질로는 분자를 많이 함유..

종이 100번 접기, 등비수열, 100억 광년, 우주 크기

신문지의 두께를 0.1 mm라고 가정 0.2mm 0.4mm 0.8mm 1.6mm 3.2mm 6.4mm...... 한번 접으면 0.2mm두번 접으면 0.4mm세번 접으면 0.8mm네번 접으면 1.6mm다섯번 접으면 3.2mm여섯번 접으면 6.4mm일곱번 접으면 12.8mm여덟번 접으면 25.6mm아홉번 접으면 51.2mm (약 5센티)신문지를 한 번 접을 때마다 그 크기는 두배로 증가한다. 가장 기본적인 등비수열n번 접은 두께는 0.1mm x 2^n 10번 접으면 0.1mm x 2^10 = 102.4mm (10cm) 20번 접으면 0.1mm x 2^20 = 104857.6mm (104m) 30번 접으면 0.1mm x 2^30 = 107374182.4mm (107km) 40번 접으면 0.1mm x 2^40 ..

열역학적 계, thermo system, 열과 일의 입출입

열역학적 계thermo system  계(System)는 열역학에서 다루는 중요한 개념 중 하나로, 관찰자가 우주로부터 관심있게 관찰하려는 공간을 의미한다. 또한, 이 계를 제외한 영역은 환경(Surroundings)이라 부르고, 이 계의 테두리는 경계(Boundary)라 한다. 왜 굳이 이렇게 경계를 그어가면서 정의를 해야 하는가 하면, 열역학의 본질이 '열과 일의 입출입'에 대해서 논하는 학문이기 때문이다. 가령 어떤 가게에 사람들이 얼마나 오는지에 대해서 알고 싶다면, 그 가게의 현관을 열심히 관찰해야 할 텐데, 같은 이치가 여기에도 적용되는 것이다.  이 계는 물질이나 에너지가 오가는 형태에 따라서 분류할 수 있는데, 그 방식은 다음과 같다.계의 종류물질일열예시열린계OOO증기기관닫힌계XOO피스톤 ..

4대 역학, 정역학/동역학, 열역학, 고체역학/재료역학, 유체역학

4대 역학 정역학/동역학, 열역학, 고체역학/재료역학, 유체역학    ● 정역학/동역학  동역학(Dynamics)동역학의 ‘동’動은 움직인다는 뜻이다. 그러니까 걷는 사람, 뛰어가는 캥거루, 날아가는 비행기와 로켓, 움직이는 피스톤 등을 설명한다. 원자 속 전자, 태양의 플라즈마와 흑점 움직임 등도 동역학으로 설명된다. 동역학에 쓰이는 계산방법은 당연히 뉴턴역학이다.  정역학(Mechanics)정역학의 ‘정’靜은 멈춰있다는 뜻이다. 그러니까 방 안에 있는 책상, 벽에 기대어 세워놓은 빗자루, 강 위에 건설된 다리, 바다 위에 떠 있는 배, 초고층건물 등을 정역학으로 설명한다. 정역학에 쓰이는 계산방법도 역시 뉴턴역학이다. 건축학 같은 학문은 정역학에서 연구되던 것이 독립한 학문이다. 동역학과 정역학의 차..

색(色), 색깔, 빛의 주파수, 빛의 파장, 색상, 채도, 명도, 색 원인, 분자 레벨,원자 결합력 조절

색(色), 색깔, 빛깔 색각으로 느낀 빛의 주파수(또는 파장)의 차이에 따라 다르게 느껴지는 색상들을 말한다. 갈색, 고동색과 같이 서로 다른 색상들에 대해 붙인 이름들을 말하기도 한다. 한편 물체에 색을 칠하는 행위를 도색이라고 한다.  주요 속성 특정한 색을 나타내는 주요 속성으로는 색상, 채도, 명도가 있다. 색상은 빛의 파장과 밀접한 관련을 갖는다. 채도는 빛의 선명도를 나타내는 지표이다. 명도는 빛의 밝기를 나타내는 지표이다. 물질의 색 주변에서 공기·물·유리 등과 같은 색이 없는 것을 헤아려 보면 별로 많지 않음을 알게 될 것이다. 우리 주변은 색이 없는 것이 없다고 해도 과언이 아닐 만큼 천연 또는 인공적인 다양한 색채로 장식되어 있다. 본래 색은 자연적인 것이고, 자연현상에 관련된 것이었다..

미터, meter, SI 단위, 거리, 빛이 진공에서 1/299 792 458 초 동안 진행한 경로의 길이

미터, SI 단위 거리의 단위. 국제표준표기(영국식)는 metre지만 미국식 영어에서는 meter라고 쓴다. 1 m는 진공 중에서 빛이 1 / 299,792,458 초 동안 전진한 거리로 정의된다. 국가표준기본법 시행령 별표 1도 "빛이 진공에서 1/299 792 458 초 동안 진행한 경로의 길이"라고 미터를 규정한다. 2019년 SI 개정 정의로는 진공에서 빛의 속도를 c = 299 792 458 m/s 가 되도록 하는 길이의 단위며 수학적으로는 같은 말이다. SI 단위(미터법)의 대표적인 단위이다. 미터는 단위로 m으로 표기한다. 착각하는 경우가 생각보다 많으나 소문자로 표기함이 원칙이다.미터라는 말은 그리스어로 '측정'을 의미하는 메트론(μέτρον)에서 유래된 프랑스어 메트르(mètre)이다. ..

전자, 음전하, 렙톤 입자, Electron, Negatron, 나트륨 이온(Na+), 염화 이온(Cl-

전자 電子 / Electron, Negatron음전하를 띠며 원자를 구성하여 원자핵 주변을 떠도는 렙톤 입자.  원자를 구성하는 입자 중 가장 먼저 발견된 입자이다. 1897년에 조지프 존 톰슨이 진공 중에서의 방전 현상을 연구하면서 발견하였으며, 전자의 발견으로 인해 원자를 더이상 쪼갤 수 없는 기본입자라 생각했던 존 돌턴의 원자설은 수정되었다. 전자는 원자핵을 중심으로 입체적으로 존재한다. 현재까지 인류가 발견한 가장 완벽에 가까운 구이다. 전자를 지구 크기만큼 키워도 그 오차 범위를 알 수 없으며 태양계 크기만큼 키워야 겨우 머리카락 한 올 수준의 오차가 생기는 정도.   물리적 성질전자가 점입자인지 아닌지는 아직 결론이 내려지지 않았지만 크기가 0이 아닐 경우 상한선을 10-18 m 정도로 보고 ..

탄성(elasticity), 점성(Viscosity), 훅의 법칙(Hooke's law)

탄성(elasticity)힘을 더하면 형태가 바뀌지만, 힘을 빼면 원래대로 돌아오는 성질을 말한다. 원칙적으로는 고체로 보이는 성질이다. 영어로 elasticity라고 하며, 어원을 따져 보면 그리스어의 "돌아오다"라는 뜻이 된다.많은 물질은 탄성 범위 안에서는 형태를 바꾸어도 원래대로 돌아간다. 이 말은 보일이 처음 사용하였다.탄성은 응력(stress)과 변형(strain) 사이의 선형 관계로 이루어지며 이를 선형 탄성이라고 한다. 고무 밴드와 잘 튀는 공을 예로 들 수 있다. 이 개념은 처음에 로버트 훅(Hook) 이 1675년에 언급하기 시작하였다. 이러한 선형 관계는 훅 법칙으로 불린다. 선형 탄성의 전형적인 모델은 "완벽하게 원래의 모습으로 돌아가는" 용수철이다.이러한 특성을 가지는 물질을 이상..

가역성, 가역적, 可逆, Reversible, Invertible, Reciprocal

1. 가역성, 가역적 (可逆)   ※ 우리말로는 본래 상태로 되돌릴 수 있음, 위치 반전 가능 등 다양한 의미를 함께 갖으나,      - 영어로는 다음 3개가 쓰이며, 각 분야 마다 약간씩 의미를 달리함   ㅇ 가역적(Invertible)      - 주로, 수학에서, 위치 반전이 유일하게 가능함을 의미      - 역 함수(Inverse Function), 역 행렬(Inverse Matrix), 역원(Inverse)이 유일하게 존재하여,      - 입출력 또는 곱셈 순서를 뒤바꿔도 원하는 유일한 것을 얻게됨을 말함         . 例) 가역 행렬   ㅇ 가역적(Reciprocal)      - 주로, 회로이론 등에서, 방향성이 없음, 방향과는 무관함, 송신수신 구분 안됨          . 例) ..

양자 컴퓨터, 중첩, 얽힘, 간섭, 큐비트(Qubit), 중첩(superposition), 얽힘(entanglement), 간섭(interference)

양자 컴퓨터(Quantum Computer)가 상상을 초월할 정도로 빠른 연산 속도로 인해 관심과 기대가 나날이 커지고 있다. 광자와 전자 등의 소립자, 원자와 분자 등의 미시적인 계를 다루는 양자역학의 물리적 현상에 뿌리를 둔 양자 컴퓨터가 기존의 컴퓨터보다 훨씬 빠른 이유는 무엇인가? 이 질문과 관련하여, 양자 컴퓨터에 적용되는 양자역학 관련 세 가지 핵심 기술인 중첩, 얽힘 및 간섭에 대해 살펴본다.  중첩(superposition) 기존 컴퓨터의 데이터 단위 비트(bit)는 프로그램에 따라 구동되는 반도체 회로에 의해 결정되는 결과에 따라 0 또는 1이 각각 100% 확률로 나타난다. 반면에, 양자 컴퓨터의 데이터 단위 큐비트(qubit)는 프로그램으로 구동되는 양자 회로(quantum circu..

큐비트, qubit, 양자 정보시스템 단위, 퀀텀 비트(quantum bit), 중첩, 디락(Paul Adrien Maurice Dirac), 브라-켓(bra-ket) 표기법, 광자의 편광, 전자의 바닥 상태(ground state), 들뜬 상태(excited state)

큐비트, qubit 동의어 : 퀀텀 비트(quantum bit) 양자 정보 시스템에서 사용하는 수학적으로 정의된 정보의 기본 단위. 퀀텀 비트(quantum bit)의 줄임말현대 정보시스템, 특히 컴퓨터에서 사용되는 정보의 단위는 비트(bit)이다. 이와 유사하게 양자 정보시스템에서 사용되는 최소 정보 단위를 퀀텀 비트(quantum bit), 줄여서 큐비트(qubit)라고 한다. 비트(bit)는 두 가지 상태를 나타낼 수 있다. 예를 들어 이상적인 동전을 던져 앞면이 나오는 경우를 비트 상태 값 '0' (혹은 '1'), 뒷면이 나오는 경우를 비트 상태 값 '1' (혹은 '0')로 나타낼 수 있다. * 이상적인 동전: 동전을 던졌을 때 앞면이나 뒷면이 나오고 동전이 넘어지지 않고 서 있을 확률은 없다고 ..

음향학, Acoustics, Sonics, 물리 음향학, 음향 공학. 소음 진동 구분

음향학音響學 / Acoustics, Sonics 음파의 물리적인 거동과 그 성질, 그 외 부가적으로 유발되는 여러 음향적 현상을 연구하고 정의하는 물리학과 공학의 한 분야이다. 또는 영상, 공연, 건축, 방송 등에서의 청각적 요소들과 그것에 영향을 주는 특성, 그것을 다루는 기술을 의미하기도 한다. 음악과 아주 밀접한 관련이 있는 분야이지만, 음악은 소리를 이용한 예술성과 표현 기법 등에 중점을 둔다면, 음향학은 음파 그 자체에 대해 물리적 및 공학적 관점으로 접근하는 것에 중점을 둔다는 차이가 있다. 인간의 장기 중 두 개가 달린 것은 눈, 코(구멍이 두 개), 귀, 폐, 콩팥, 팔다리, 고환, 난소 정도다. 이 중 감각 기관은 눈, 코, 귀 뿐인데, 눈은 인간이 가장 많이 의존하는 감각인 시각을 전담..

질량-에너지 동등성, 질량–에너지 등가, E = mc2, Mass-Energy Equivalence, 에너지 = 질량 × 광속의 제곱

질량-에너지 동등성, 질량–에너지 등가  E = mc2Mass-Energy Equivalence 알베르트 아인슈타인의 특수 상대성 이론에서 도출되는 원리 중 하나. 많은 사람들에게 위의 식으로 알려져 있다. E = 에너지 m = 질량 c = 진공 속의 빛의 속력 를 나타낸다. 즉, 에너지 = 질량 × 광속의 제곱 이 공식에서 질량은 특수 상대성 이론에서의 두 가지 정의 모두 적용 가능하다. 질량이 정지질량이라면 에너지는 정지에너지라 불리고, 질량이 상대론적 질량이라면 에너지는 전체에너지이다. 이 공식은 알베르트 아인슈타인에 의해 유도된 것으로 1905년 “물체의 질량은 그 에너지량에 따르는가?” 라는 논문에 발표되었다. 이 공식에서는 c2이 질량의 단위를 에너지의 단위로 변환하는 데 필요한 변환계수이다...

물리계, physical system, 고립계, 닫힌계, 열린계

물리계(物理系, physical system), 계(系, system)   구성 요소들을 체계적으로 통일한 조직을 일컫는다. 즉, 일정한 구성 요소들을 포함하고 있고 그 구성 요소들 사이의 관계가 분명히 정의되어 있어야 한다. 계의 정의는 이론에 따라 크게 달라진다. 모근는 두피의 모든 부분에 대한 구체적인 부분은 무시하고 작은 한 부분에 관심을 집중하여 그것의 상호 작용 모형을 구성하기 위한 개념이다.유효한 계는 다음과 같이 정의된다.하나의 물체 또는 입자일 수 있다. 물체나 입자들의 집합일 수 있다. 공간의 일부 영역일 수 있다.(예: 4행정 기관 실린더의 내부) 크기와 모양이 변할 수 있다. 이와 같은 정의에 따라 계는 경계를 가지며 이에 따라 계 내부와 그를 둘러싼 환경으로 구분된다. 열역학의 계..

구심력, 원심력, Centripetal Forces, Centrifugal Forces

구심력과 원심력(Centripetal and Centrifugal Forces)[그림 1] 구심력[그림 1]과 같은 운동체가 회전 운동을 하기 위해서는 반드시 구심력(求心力, centripetal force)이라는 안으로 잡아당기는 힘이 필요하다. 구심력의 크기를 구하기 위해 데카르트 좌표계(Cartesian coordinate system) 상에서 회전 운동을 기술해보자. [그림 2] 2차원과 3차원 데카르트 좌표계운동체는 [그림 1]과 같이 일정한 각주파수(angular frequency) ω로 원 운동을 하므로, 특정 시간 t에서의 위치(displacement) (x,y), 속도(velocity) v, 가속도(acceleration) a는 아래처럼 쓸 수 있다.                     ..

복잡계, Complex system, 많은 구성 요소 영향 주고받는 상태, 다중의 요소들이 중첩적으로 인과관계

복잡계, 複雜系, Complex system 일반인이 생각하는 ‘복잡하다’라는 단어는 ‘어렵다’와 같은 의미를 쓰이고 있지만 이는 이해하는 순간 복잡하지 않게 되는 상대적인 개념이다. 과학에서의 복잡계란 이해하였다고 하여 복잡성(complexity)이 사라지는 건 아니다. 수많은 구성 요소들과 그들이 강하게 영향을 주고받는 상태를 복잡계라 부른다.복잡계에 대한 해석이나 관점은 각 학문 분야와 학자들마다 다르다. 그러나 공통적인 정의는 분명히 있는데, "다중의 요소들이 중첩적으로 인과관계가 분리가 안되어서 단순한 미분방정식이나 단순한 논리체계로는 환원시킬 수 없다"는 것이다. 예를 들어 삼체문제나 신경세포나 동물 따위가 셋을 넘기만 해도 계산이 기하급수적으로 복잡해지며 그 이상으로 넘어가면은 정확한 예측이..

물리화학, Physical Chemistry, Chemical Physics, 화학물리학

물리화학物理化學 / Physical Chemistry물리화학은 물리학 지식을 바탕으로 각종 화학적 현상을 설명하는 화학과 물리학의 하위 학문이다. 양자화학, 화학 통계열역학, 화학반응속도론이 주된 분야이며, 고분자화학, 표면화학, 물리유기화학, 생물리화학, 광화학, 분광학 역시 물리화학의 범주에 들어간다. 즉, 물리화학은 모든 화학 분야의 기반이 되는 학문이다. Physical Chemistry 물리화학Chemical Physics 화학물리학화학자는 물리화학이란 이름을 선호하고 물리학자는 화학물리학이란 이름을 선호한다는 것 정도의 차이다. 물리학 중점의 저널인 AIP에서는 화학물리학이라는 이름을 쓰고, 화학 중점의 저널인 JACS에서는 물리화학이라는 용어를 쓴다. RCS는 절충안인지 뭔지 Physical..

층류, 난류, 유체역학

층류(laminar flow)유체가 평행한 층을 이루어 흐르며, 이 층 사이가 붕괴되지 않음을 의미한다. 유체 동역학에서는, 유체가 모멘텀 확산이 높고, 모멘텀 대류가 낮으며, 압력 및 속도가 시간에 무관한 유동을 층류라고 한다. 이 용어는 난류와 반대되는 용어이다.  예를 들어, 항공기의 날개 주위를 흐르는 공기 유동을 생각해 보자. 날개의 표면에는 경계층(boundary layer)이라고 부르는 아주 얇은 공기의 층이 형성된다. 공기는 점성이 있기 때문에, 이 경계층은 날개에 부착되어 있게 된다. 날개가 공기 중에서 앞으로 전진할 때, 경계층은 최초에는 날개의 유선(stream line) 형상을 따라 흐르게 된다. 바로 이러한 유동을 층류라고 하며, 이러한 경우의 경계층을 층류 경계층(laminar ..

유체역학, 뉴턴, 베르누이, 오일러, 나비에-스토크스 방정식, Fluid Mechanics, 자기유체역학, 공기역학, 음향학, 양자유체역학, 혈류역학

유체역학 Fluid Mechanics유체. 즉, 전단응력을 받을 때 저항하지 못하고 연속적으로 변형하는 물질의 역학적 상태를 설명하는 학문역사적으로 유체역학의 시초는 뉴턴으로 본다. 물론 아르키메데스의 부력의 원리도 유체역학에 기여하였지만, 체계적인 학문으로 발전시킨 것은 뉴턴의 연구가 처음이라고 할 수 있겠다. 이후로 다니엘 베르누이, 오일러 등의 학자들이 유체역학을 발전시켜 왔으며, 유체역학 관련 학회에서 새로운 논문이 수천수만 편이 쏟아져 나오고 있는 현재에도 새롭게 발전하고 있는 학문 분야이다.   오일러 관점유체역학에서는 관찰할 지점은 고정해놓고, 그곳을 지나는 유체에 대해 질량, 운동량, 에너지 보존을 해석하는 오일러 관점을 이용한다. 또한, 오일러 관점을 이용하여 기존의 보존 법칙들을 다시 ..

에너지 준위, energy level, 보어, 원자 모형

에너지 준위, energy level  원자와 분자가 갖는 에너지의 값이다. 보어의 원자 모형에서 전자가 에너지를 받아 위치를 바꾸면, 이 위치들이 에너지 준위이다. 고전 물리학에 모순되는 이 개념을 도입함으로써 보어는 수소 원자의 선 스펙트럼을 설명할 수 있었다. 에너지(영어: energy, 문화어: 에네르기, 독일어: energie)는 물리학에서 일을 할 수 있는 능력 1. 에너지 준위 (Energy State), 에너지 상태 (Energy State)   ㅇ 양자화된 에너지 값      - 특정한 불연속적인 값 만이 허용 됨      ㅇ 원자,분자,결정 내의 전자의 에너지는,       - 이산적인 에너지 값 만을 갖음      ☞ 에너지 양자화 2. 원자 내 전자의 거동 표현 :  전자의 위치 →..

질량 보존 법칙, 라부아지에, 아인슈타인, 질량-에너지 등가법칙

질량 보존 법칙(質量保存法則, law of conservation of mass) 닫힌 계의 질량이 화학 반응에 의한 상태 변화에 상관없이 변하지 않고 계속 같은 값을 유지한다는 법칙이다. 물질은 갑자기 생기거나, 없어지지 않고 그 형태만 변하여 존재한다는 뜻을 담고 있다. 다시 말해, 닫힌계에서의 화학 반응에서, '(반응물의 질량) = (결과물의 질량)'이라는 수식을 만족한다. 질량 보존 법칙은 비상대론적인 법칙이며, 상대성이론을 고려할 경우 상황은 조금 복잡해진다. 상대론을 고려할 경우에도 에너지 보존의 법칙은 성립한다.   이 법칙은 근대 화학의 아버지 앙투안 라부아지에가 최초로 정식화하였다. 그러나 이전에도 미하일 로모노소프(Mikhail Lomonosov) 등이 언급한 바가 있다.   하지만 아..

원자의 발견, 돌턴, 톰슨, 러더퍼드, 보어, 전자현미경, 원자 흐릿한 전자구름

원자의 발견, 돌턴, 톰슨, 러더퍼드, 보어, 전자현미경, 원자 흐릿한 전자구름  1. 원자를 구성하는 입자 (1) 원자를 구성하는 입자의 발견순서 양성자 발견(양극선 실험, 골트슈타인, 1886년) → 전자 발견(음극선 실험, 톰슨, 1897년)→ 원자핵 발견(α입자 산란 실험, 러더퍼드, 1911년) → 중성자 발견(채드윅, 1932년)   (2) 원자모형의 변천사돌턴톰슨러더퍼드보어현대 작고 단단한 구원자 내 전자가 고르게 분포원자 중심에 원자핵이 있고 주변에 전자가 존재원자핵 주변에 전자가 일정한 궤도로 운동전자의 궤도를 확인할 수 없어 전자가 나타날 확률로 표현   2. 원자를 구성하는 입자의 발견 실험 (1) 양성자의 발견(골트슈타인, 1886년)​[과정] 방전관에 소량의 수소기체를 넣고 높은 ..

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