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정규강의 : 물리 I: 고전 역학

Walter Lewin / MIT OCW / 강의수:35강
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1학년 1학기 강좌로 뉴턴 역학과 유체 역학, 기체 분자 운동론에 관한 과목이다. 역학의 기본 개념을 비롯해 흥미로운 주제들을 다양하게 배운다: 쌍성, 중성자별, 블랙 홀, 공명 현상, 악기, 별의 붕괴, 초신성, 열기구 풍선 위에서의 천체 관측 (35차 강의). 흥미로운 양자 세계도 경험할 수 있는 기회가 될 것이다...

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1강: 공간 및 시간의 측정

이 물리학 입문 강의에서는 레윈 교수가 기본 단위(Basic Unit), 차원(Dimension), 측정(Measurement) 및 연관 불확정성(Associated Uncerta..

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2강: 1차원 운동학, 속력, 속도 및 가속도

4강에서 다루게 될 3차원 궤적(Trajectory)에 대한 개요가 되는 운동학에 대해 소개한다. 레윈 교수는 먼저 입자의 1차원 운동에 대해 설명하고, 평균 속도, + 부호 및..

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3강: 벡터, 점곱, 벡터곱 및 3차원 운동학

벡터에 대해 소개하면서 벡터의 더하기, 빼기, 곱하기 및 나누기에 대해 설명한다. 2차원(또는 3차원)에서의 벡터 나누기가 이 강의의 주요 개념이다. 레윈 교수는 물건을 위로 던지..

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4강: 3차원 운동학, 발사체의 움직임

이 강의는 (기체 저항이 무시되는 상황에서의)발사체의 운동에 관한 모든 것을 다룹니다. 목표물은 중력의 가속(이 강좌의 12강 참조)으로 인해 발생하는 지속적인 평행 가속도를 경험..

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5강: 원운동, 원심 분리기, 가동 기준 틀

월터 루인 교수의 고전 역학 중 이번 강의는 '등속원운동(uniform circular motion)'에 관한 강의입니다. 지속적으로 속력이 급격히 증가하는 운동이 있는가하면, 그..

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6강: 뉴턴의 제3 법칙

이 강의의 주안점은 뉴턴의 제 1법칙(관성의 법칙), 2법칙(F=ma), 그리고 3법칙(작용=반작용)의 세 가지 법칙에 관한 것입니다. 뉴턴은 x와 y 방향에 해당하는 힘을 분산하..

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7강: 중력과 무중력

이번 강의는 무게, 무중력 상태, 자유낙하 등에 대해서 다룹니다. 물체는 수직면 안의 '끈' 주변에서 소용돌이칩니다. 그 끈의 장력은 물체가 원형 궤도의 가장 위에 있을 때와 가..

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8강: 마찰

이 강의는 마찰력을 다룬다. 르윈 교수는 수평면 위에 놓인 물체로 시작해서, 물체에 힘을 가해서 움직이게 하려면 넘어서야 하는 마찰력의 최대치와 정지 마찰력의 변수에 대해 설명한..

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9강: 시험 I 검토

이 강의는 앞서 1강부터 5강까지 다룬 내용들을 다시 살펴본다. 여기에는 축척 인수(scaling argument), 일차원 운동학(one-dimensional kinematic..

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10강: 훅의 법칙과 단진동

이번 강의는 용수철의 탄성력(후크의 법칙)에서 시작해서 단순조화진동(simple harmonic oscillator - SHO)의 움직임의 특성을 표현하는 등식까지 나아간다. 작은..

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11강: 일과 기계 에너지

이번 강의에는 일(work), 보존력(conservative force), 위치에너지(potential energy), 운동에너지(kinetic energy), 기계에너지(mec..

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12강: 저항력

이번 강의는 공기항력(air drag)와 같은 저항력을 다루고 있다. 점성도(속도가 1차식으로 표현) 와 압력(속도가 2차식으로 표현)의 용어들을 사용한다. 시럽 안에 풍선과 볼..

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13강: 보존력과 SHO

이번 강의에서 르윈 교수는 단진동(simple harmonic oscillator)의 운동 등식을 얻어내는 데 어떻게 기계에너지의 보존이 사용되는지를 보여준다. 그 과정에서 중력..

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14강: 궤도 - 에너지 - 힘

이 강의에서는 유한궤도와 무한궤도를 논의한다. 르윈 교수는 중력장을 벗어나기 위해 필요한 최소한의 속도인 탈출 속도에 대한 묘사로 강의를 시작한다. 에너지 저장, 에너지 변환, 다..

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15강: 충돌과 질량 중심

이 강의는 운동량(momentum)과 충돌시 운동량의 보존이라는 개념을 소개한다. 충돌이 일어날 때 운동에너지는 줄어들 수도, 늘어날 수도 있다. 운동 에너지가 보존될 때 우리는 ..

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16강: 탄성 및 비탄성 충돌

이번 강의에서 르윈교수는 탄성충돌과 비탄성충돌에 대해 말하며 질량 중심과 내력에 관해 논의한다. 교수는 뉴턴의 진자(Newton's Cradle) 실험을 통해 충돌하는 공들에 대..

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17강: 운동량의 변화, 충격, 로켓

각 물체의 운동량은 다양하게 변화할 수 있다. 르윈 교수는 이 강의에서 충격량(impulse)과 추력(thrust)를 포함한 다양한 주제를 다룬다. 토마토를 맞은 사람이 느낀 힘,..

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18강: 시험 검토 II

이 강의는 6강부터 15강까지 다루었던 주제들 중 일부를 재검토한다. 르윈교수는 일-에너지 정리(work-energy theorem), 진자 에너지(pendulum energy)..

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19강: 회전 운동 에너지

이 강의에서는 강체(rigid body)의 회전, 관성능률(moments of inertia), 평행축정리와 수직축정리(Parallel Axis and Perpendicular A..

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20강: 각운동량

각운동량(벡터) 이 소개된다. 각운동량의 변화량은 마찬가지로 벡터인 토크(torque)와 관련이 있다. 외부 회전력이 없으면 각운동량은 보존된다. 행성, 별, 중성자별 등의 스핀각..

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21강: 회전력(토크), 진동체

물체에 가해지는 알짜 외부 회전력(net external torque)이 0일 때, 각운동량은 보존된다. 물체가 회전축을 따라 운동할때, 물체에 가해지는 복원토크(restorin..

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22강: 타원 궤도

이번 강의는 케플러의 법칙, 타원궤도, 궤도의 변화, 그리고 궤도를 돌고 있는 우주비행사가 던진 햄 샌드위치 등을 다룬다. 케플러의 3법칙은 우리 태양계에서 행성들의 움직임을 요..

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23강: 도플러 이동과 항성역학

이번 강의에서는 도플러 효과, 쌍성(binary stars), 중성자별 및 블랙홀 등을 다룬다. 도플러 효과는 음파로 시작해서 전자기파(방사능)까지 다루어진다. 별의 스펙트럼 선..

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24강: 각운동량의 변화율

이 강의에서 르윈교수는 자이로스코프와 회전운동을 통해 각운동량의 변화량을 다룬다. 빠르게 회전하는 바퀴에 토크를 가하면 토크의 방향으로 스핀 각운동량이 움직인다. 이것을 세차운동(..

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25강: 정적 평형

이 강의는 정적 균형(static equilibrium)을 다룬다. 물체에 가해지는 외부 알짜힘과 외부 토크가 모두 0 이어야만 정적 균형이 이루어진다. 벽에 기대져 있는 사다리가..

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26강: 물질의 탄력성

이 강의에서 르윈 교수는 탄력성(elasticity)와 영률(Young's modulus)을 소개한다. 물체의 길이 변화 정도인 변형율(strain)은 넓이당 가해지는 힘의 세기인..

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27강: 정지 유체의 압력

이번 시간에는 기체와 압축 불가능한 액체, 파스칼의 원리(Pascal‘s Principle), 정수압과 대기압(hydrostatic and barometric pressure) 등..

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28강: 부력과 베르누이 방정식

이번 강의에서는 유체 정력학(hydrostatics), 아르키메데스의 원리(Archimedes‘ Principle), 유체역학과 베르누이의 정리(Bernoulli‘s Equatio..

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29강: 시험 검토

이번 강의에서는 16강부터 24강까지 다룬 개념들 중 일부를 다시 살펴본다. 일차원 충돌(one-dimensional collisions), 매달려 있는 막대의 단진동(simpl..

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30강: 기타 진동 시스템

매달려 있는 고체의 단진동은 그 기하학적 구조와 관련이 있다. 비틀림진자(torsional pendulum)는 수평면(horizontal plane) 위에서 진동한다. 단진동은 ..

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31강: 강제 진동과 공명

진자와 용수철로 구성된 계(system) 들은 정상적 주기에서 자유롭게 진동할 수 있다. 이는 정규 모드(normal mode)라고도 불린다. 이 강의에서는 진동수와 공명, 그리고..

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32강: 열, 전도율과 열 팽창

이 강의에서는 열, 전도율(conductivity), 그리고 열팽창(thermal expansion) 등을 다룬다. 더운 날 기차 선로에 이음목(expansion joint)을 놓..

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33강: 이상 기체 법칙과 상전이, 등온 대기

이상 기체 법칙이 소개된다. 기체 분자에서 용기 벽으로의 운동량 전이 비율(rate of momentum transfer)은 압력과 관련이 있다. 상태도(phase diagram..

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34강: 신기한 양자세계

이 강의는 신기한 양자의 세계를 소개한다. 고전역학은 놀라운 예견능력을 자랑하지만 미시세계에서의 많은 행동들을 설명하는 데 실패한다. 그리하여 양자역학이 발달되었다. 양자역학의 세..

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35강: X선 천문학과 천체 물리학

이번 학기의 마지막 강의이다. 르윈 교수는 그가 MIT에 처음 왔을 당시를 회고한다. 그는 X선 관측을 통해 별들을 관찰하기 위해 매우 높은 고도에서 풍선을 날리곤 했다. 이를 통..

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