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일반물리학(HALLIDAY) 통합과정
김희수 교수
단국대학교 대학원 응용물리학과 석사과정
단국대학교 대학원 응용물리학과 박사졸업
단국대학교 대학원 응용물리학과 석사과정
단국대학교 대학원 응용물리학과 박사졸업
단국대학교
현) 유니와이즈 전임교수
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총 43개 챕터, 106강으로 구성되어 있습니다.
| 제목 | 강의시간 | 상세내용 |
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| 1장. 측정 | ||
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[1강] 측정
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54:
48
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일반물리학 1강: 측정 및 물리량 분석
• 물리량 측정: 기본 물리량, 표준 단위 정의 및 전환인자를 활용한 단위 환산 절차 • 유효숫자 규칙: 측정값의 신뢰성 확보 및 정밀도 표기 원칙, 사칙연산 적용 방법 • 차원 분석: 물리량의 차원(M, L, T) 기반 방정식 유효성 검증 및 관계식 유도 |
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| 2장. 직선운동 | ||
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[2강] 직선운동 (1)
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44
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직선운동의 기본 개념 및 등가속도 운동
* **직선운동 물리량**: 위치, 변위, 속도, 속력의 정의 및 스칼라/벡터 구분으로 물체 운동의 기본 상태를 표현 * **순간 속도 및 가속도**: 위치와 속도를 시간에 대해 미분하여 순간적인 속도 및 가속도를 도출하고, $x-t, v-t$ 그래프의 기울기·면적으로 운동 특성 해석 * **등가속도 운동**: 가속도가 일정한 운동의 특성을 이해하고, 4가지 운동 방정식을 활용하여 물체의 운동 상태를 예측하고 분석 |
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[3강] 직선운동 (2)
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40:
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직선운동의 심화 개념과 미분적분 활용
• 직선운동 기초: 자유낙하 및 등가속도 운동의 기본 원리와 공식 적용 • 변위-속도-가속도 관계: 미분·적분을 활용한 운동 함수 도출 및 초기 조건 적용 • 비등가속도 운동 분석: 최대 속도와 운동 방향 전환 시점 예측 및 해석 |
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| 3장. 벡터 | ||
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[4강] 벡터 (1)
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42
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벡터의 정의, 연산 및 성분 분석
• 벡터 개념: 크기와 방향을 가진 물리량으로 스칼라와 구분하며, 기하학적 덧셈·뺄셈 원리를 적용 • 벡터 성분: 좌표계 투영을 통한 성분 분해로 벡터 크기 및 방향을 정량적으로 계산 • 단위벡터: 벡터의 방향을 정의하며, 성분과 함께 활용하여 효율적인 벡터 연산을 수행 |
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[5강] 벡터 (2)
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벡터의 곱셈: 스칼라곱과 벡터곱
* 벡터의 곱셈: 스칼라 결과의 스칼라곱(내적)과 벡터 결과의 벡터곱(외적) 개념 및 연산 방식 이해. * 스칼라곱(내적): $ab\cos\theta$로 정의되며 교환법칙 성립, 성분 연산으로 두 벡터 간 각도 계산에 활용. * 벡터곱(외적): $ab\sin\theta$ 크기와 오른손 법칙으로 방향 결정, 교환법칙 불성립, 행렬식 이용 성분 연산. |
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| 4장. 2차원운동과 3차원운동 | ||
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[6강] 2차원운동과 3차원운동 (1)
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05:
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2차원 및 3차원 운동의 기본 개념과 포물체 운동
• 2차원/3차원 운동: 위치, 변위, 속도, 가속도 벡터 정의 및 미분 관계를 통한 다차원 운동 분석. • 포물체 운동 원리: 수평 등속, 수직 등가속 운동의 결합으로 경로 방정식, 최고 높이, 최대 도달 거리 등 주요 특성 계산. • 포물체 운동 최적화: 45도 발사 시 최대 도달 거리, 보각 관계 시 동일 도달 거리 등 특수 조건 활용 및 이해. |
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[7강] 2차원운동과 3차원운동 (2)
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2차원 운동: 등속원운동 및 상대운동
* 등속원운동: 일정한 속력으로 원형 경로를 따르며, 방향 변화로 인한 구심 가속도($a=v^2/r$)가 항상 원의 중심을 향하는 운동 원리. * 상대운동: 관찰자의 기준틀에 따라 물체 속도가 다르게 관찰되나, 등속 운동하는 기준틀에서는 가속도가 동일하게 측정되는 원리. * 상대속도: 물체 속도 벡터에서 관찰자 속도 벡터를 빼는 방식으로 계산하며, 2차원 문제 해결을 위해 벡터 합과 분해를 적용하는 기법. |
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| 5장. 힘과 운동Ⅰ | ||
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[8강] 힘과운동 (1)
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01:
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힘과 운동 (1) - 뉴턴의 법칙과 특별한 힘
• 뉴턴 운동 법칙: 물체의 운동 변화 원인인 힘의 작용을 관성, 가속도($\vec{F} = m\vec{a}$), 작용-반작용 원리로 정의 • 주요 힘의 특성: 중력, 수직력, 마찰력, 장력, 탄성력의 정의, 발생 원리 및 작용 방식 분석 • 힘의 분석 및 평형: 자유물체도, 운동방정식, 라미의 정리를 이용한 힘의 분석과 평형 상태 문제 해결 |
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[9강] 힘과운동 (2)
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05:
33
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힘과 운동 (2) - Newton의 법칙 응용
* 뉴턴의 법칙 기본 개념: 접촉력·공간력 구분 및 짝힘·평형력 이해를 통한 물체 간 힘의 관계 및 평형 조건 분석. * 비관성계와 운동 방정식: 겉보기 무게와 관성력 개념 적용 및 자유 물체도 기반 다중 물체 시스템의 운동 수립. * 도르래·용수철의 힘: 장력 분석과 후크의 법칙 활용을 통한 복잡한 힘의 평형 및 용수철 시스템의 힘 계산. |
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| 6장. 힘과 운동Ⅱ | ||
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[10강] 힘과운동 (3)
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53:
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마찰력의 이해와 계산
* 마찰력 개념: 물체 운동을 방해하는 접촉력의 정의, 발생 원리 및 작용 방향 이해. * 정지·운동 마찰력: 접점 미끄러짐 여부로 구분되는 두 마찰력의 특성 및 마찰계수 공식 학습. * 마찰계수 결정 및 응용: 빗면 실험을 통한 마찰계수 산정법과 다양한 역학 시스템(수평, 경사면, 도르래)에서의 마찰력 계산 적용. |
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[11강] 힘과운동 (4)
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06
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항력과 종단속력
• 항력 개념: 유체 속 물체 운동을 방해하는 저항력으로, 속도에 비례하거나 속도 제곱에 비례하는 두 가지 모델로 설명. • 속도 비례 항력: 느린 운동 시 $D=-bv$로 표현되는 저항력으로, 종단속력($v_t = mg/b$) 및 시간상수($\tau = m/b$)를 통해 물체의 속도 변화 분석. • 속도 제곱 비례 항력: 빠른 운동 시 $D = \frac{1}{2} C \rho A v^2$로 표현되는 저항력으로, 물체의 질량·단면적·유체 밀도에 따른 종단속력($v_t = \sqrt{2mg/(C \rho A)}$) 결정 원리. |
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[12강] 힘과운동 (5)
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06
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힘과 운동 - 원운동 개념 및 유형
• 원운동 기본 원리: 원의 중심을 향하는 구심력으로 발생하며, 구심 가속도($a=v^2/r$)와 구심력($F=mv^2/r$)으로 정의 • 등속원운동 구심력 원인: 장력, 마찰력, 수직항력 등 다양한 힘이 구심력으로 작용하며, 각 상황별 힘과 한계 속력 관계를 분석 • 비등속원운동 (수직 원운동): 중력의 영향으로 속력과 작용하는 힘이 변하며, 최고점 유지를 위한 최소 속력($v=\sqrt{gr}$) 조건을 분석 |
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[13강] 힘과운동 (6)
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힘과 운동 (6) - 등속 및 수직 원운동의 역학
* **원운동 역학 기초**: 등속 및 수직 원운동에서 구심력의 원천(마찰력, 수직항력, 중력) 파악 및 속력, 주기 등 주요 물리량 계산 원리 이해. * **구심력 응용**: 평면, 경사면, 수직면 환경에서 구심력과 연관된 최대/최소 속력 조건 및 한계 속력 도출 절차 분석. * **수직 원운동 특성**: 최고점에서 물체 이탈 방지 최소 속력, 회전 관람차 내 수직항력 변화를 통한 겉보기 중력 개념 적용. |
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| 7장. 운동에너지와 일 | ||
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[14강] 운동에너지와 일 (1)
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운동에너지와 일 기본 개념 및 적용
* 에너지: 물체의 상태를 나타내는 스칼라량으로, 운동에너지($K = \frac{1}{2}mv^2$)는 운동 상태에 따른 에너지 정의 및 계산. * 일 개념: 힘을 매개로 에너지를 전달하는 과정이며, $W = Fd\cos\theta$로 정의하고 일-운동에너지 정리($W = \Delta K$)를 통해 운동에너지 변화 분석. * 특정 힘이 한 일: 중력($W_g = mgd\cos\theta$)과 용수철 힘($W_s = -\frac{1}{2}k(x_f^2 - x_i^2)$) 등 다양한 힘이 물체에 하는 일의 원리 및 계산 방법 이해. |
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[15강] 운동에너지와 일 (2)
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운동에너지와 일률 개념 및 적용
* **변하는 힘에 대한 일**: F-x 그래프 면적 또는 적분으로 일을 계산하며, 일-운동에너지 정리로 운동에너지 변화량을 파악. * **3차원 힘이 한 일**: 힘과 변위 벡터의 내적을 통해 미소 일을 구하고, 각 성분 적분으로 총 일 계산. * **일률 개념 및 단위**: 일의 시간 변화율로 정의, 힘과 속도의 내적으로 순간 일률을 계산하며 와트, 마력, 킬로와트시 단위 활용. |
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| 8장. 퍼텐셜에너지와 에너지보존 | ||
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[16강] 퍼텐셜에너지와 에너지보존
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03
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퍼텐셜에너지와 에너지 보존 개념
• 퍼텐셜에너지 개념: 보존력에 의한 잠재적 에너지 정의 및 중력, 탄성력 퍼텐셜에너지 계산 원리 이해. • 역학적 에너지 보존: 보존력만 작용하는 고립계에서 운동에너지와 퍼텐셜에너지 합의 일정함 적용 원리. • 퍼텐셜에너지 곡선 및 총 에너지 보존: 곡선 분석을 통한 힘과 평형점 유형 파악, 비보존력 존재 시 총 에너지 변화 개념 요약. |
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| 9장. 질량중심과 선운동량 | ||
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[17강] 질량중심과 선운동량 (1)
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질량중심과 선운동량 (1)
• 질량중심 개념: 물체나 계의 복합 운동을 점질량으로 단순화하는 핵심 원리 정의. • 질량중심 계산: 입자계는 질량-위치 합, 연속체는 질량 요소 적분을 통해 위치 벡터 산출. • 무게중심 및 음의 질량: 중력 가속도 조건에 따른 질량중심과의 관계 이해; 음의 질량 개념을 활용한 복합체 분석 방법 적용. |
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[18강] 질량중심과 선운동량 (2)
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강의 요약 제목: 질량중심, 선운동량 및 충격량의 이해
• 질량중심: 입자계의 총 질량과 가속도를 이용한 운동 분석 및 내부 힘 영향 없음 정의 • 선운동량: 질량과 속도의 벡터 곱으로 정의되며, 외부 알짜힘이 없을 때 보존되는 운동량 원리 • 충격량: 힘-시간 적분값으로 운동량 변화량과 같으며, 작용 시간 연장 시 평균 충격력 감소 및 연속충돌 시 평균 힘 계산 원리 |
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[19강] 질량중심과 선운동량 (3)
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질량중심과 선운동량 보존 및 충돌
• 선운동량 보존 법칙: 닫힌 고립계에서 외부 알짜힘이 0일 때 계의 총 선운동량이 보존되는 기본 원리. • 충돌 시 운동량과 에너지: 모든 충돌에서 운동량은 보존되나, 비탄성 충돌 시 운동 에너지는 손실되며 완전 비탄성 충돌은 합쳐지는 특징. • 질량 중심 속도 응용: 외부력이 없는 고립계에서 질량 중심 속도의 불변성을 이용하여 탄동 진자로 탄환 속력을 측정하는 방법. |
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[20강] 질량중심과 선운동량 (4)
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1차원 탄성충돌의 원리와 적용
* 1차원 탄성충돌 개념: 운동량과 운동 에너지가 모두 보존되는 이상적 충돌의 정의 및 기본 원리. * 탄성충돌 속도 계산: 질량과 초기 속력을 기반으로 충돌 후 속도를 유도하며, 반발계수(e=1)로 충돌 유형 분류. * 질량비별 운동 특성: 질량비에 따른 물체 운동 양상 분석 및 에너지 변환을 포함한 근사적 탄성충돌 이해. |
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[21강] 질량중심과 선운동량 (5)
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질량 중심과 선운동량 (5): 2차원 충돌 및 로켓
* 2차원 충돌 분석: 각 축별 운동량 보존 및 탄성 충돌 시 운동 에너지 보존 법칙을 적용하여 물체의 속도와 운동 방향을 결정. * 로켓 운동 원리: 질량 변화 시스템의 운동량 보존을 바탕으로 티올코프스키 로켓 방정식 유도, 속도 변화를 예측. * 로켓 추진력 계산: 질량 변화율과 배기가스 속력을 이용한 추진력 공식을 통해 로켓 성능 및 지상 발사 조건을 평가. |
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| 10장. 회전 | ||
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[22강] 회전변수, 등각가속도 회전
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회전변수 및 등각가속도 회전 운동
* 회전 변수 기초: 각위치·각변위·각속도·각가속도의 정의, 단위, 부호 규칙을 통한 회전 운동 기술. * 각속도 및 각가속도: 벡터량으로 오른손 법칙에 따라 방향 결정; 각변위는 벡터가 아님을 인지. * 등각가속도 회전 운동: 등가속도 직선 운동 방정식과의 유사성을 활용하여 회전 운동 문제 분석 및 해결. |
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[23강] 선변수와 각변수의 관계, 회전운동에너지
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선변수와 각변수의 관계 및 회전운동에너지
* **선변수-각변수 관계**: 각변위, 각속력, 각가속도와 선형 변수(원호 길이, 선속도, 접선가속도) 간의 운동학적 관계($s=r\theta, v=r\omega, a_t=r\alpha$)를 정립합니다. * **구심가속도-구심력**: 원운동의 지름 방향 가속도($a_r = r\omega^2$) 유도 및 구심력($F = mr\omega^2$)의 물리적 의미와 다양한 표현 방식을 이해합니다. * **회전운동에너지-회전관성**: 회전체의 운동 에너지($K = \frac{1}{2} I \omega^2$)를 정의하고, 질량 분포에 따른 회전 저항(회전관성 $I = \sum m_i r_i^2$) 개념을 설명합니다. |
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[24강] 회전관성의 계산
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회전관성 계산: 점질량, 연속체, 평행축 정리
• 회전관성 계산: 점질량계는 $\sum m_i r_i^2$, 연속체는 $\int r^2 dm$으로 질량 분포에 따른 회전 저항 계산 • 주요 형상 회전관성: 원판, 막대 등 대표 기하학적 형태의 질량 중심 축 회전관성 공식 숙지 및 적용 • 평행축 정리: 질량 중심 축 회전관성 $I_{com}$과 총 질량 $M$, 평행 거리 $h$를 활용하여 $I = I_{com} + Mh^2$로 다른 평행축 회전관성 효율적 산출 |
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[25강] 회전에 관한 뉴턴의 제 2법칙
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회전에 관한 뉴턴의 제2법칙과 회전운동에너지
• 토크 개념: 물체를 회전시키는 돌림힘의 정의, 크기($\tau=rF\sin\phi$), 방향 결정 원리 및 계산 방법 • 회전에 관한 뉴턴의 제2법칙: 알짜 토크, 회전관성($I$), 각가속도($\alpha$) 사이의 관계(`$\tau_{net} = I\alpha$`)와 병진운동의 $F=ma$와의 대응 이해 • 일-회전운동에너지 정리: 회전운동 일($W=\int \tau d\theta$)과 회전운동에너지($K_{rot}=\frac{1}{2}I\omega^2$) 변화량의 관계 및 일률($P=\tau\omega$) 개념 적용 |
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| 11장. 굴림운동, 토크, 각운동량 | ||
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[26강] 굴림운동, 토크, 각운동량 (1)
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00:
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굴림운동, 토크, 각운동량 개요
• 굴림운동 개념: 병진운동과 회전운동 결합, 미끄럼 없는 조건에서 접촉점 순간 정지 및 마찰력의 역할 이해 • 굴림운동 운동에너지: 병진운동 및 회전운동 성분 합산, 평행축 정리를 통한 총 운동에너지 분석 • 비탈면 굴림 동역학: 물체 회전관성(기하학적 형태)에 따른 가속도 결정 원리 및 도착 순서 비교 |
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[27강] 굴림운동, 토크, 각운동량 (2)
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굴림운동, 토크, 각운동량 (2)
• 굴림운동 원리: 요요 운동 분석을 통해 선형 및 회전 운동 방정식 통합으로 가속도, 장력 계산. • 토크 정의: 위치벡터와 힘의 외적(오른손 법칙)으로 회전 운동의 돌림힘 크기 및 방향 결정. • 각운동량 정의: 위치벡터와 선운동량의 외적으로 입자 시스템의 회전 운동량 정량화 (모멘트 팔 활용). |
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[28강] 굴림운동, 토크, 각운동량 (3)
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각운동량과 돌림힘의 관계 및 보존
• 회전운동 제2법칙: 돌림힘과 각운동량의 시간 변화율 관계를 정의하고 유도하는 물리량 대응 원리. • 강체의 각운동량: 회전관성과 각속력의 곱으로 표현되며, 병진운동의 선운동량에 대응하는 총 운동량. • 각운동량 보존 법칙: 외부 알짜 토크가 0일 때 총 각운동량이 일정하게 유지되며, 질량 분포 변화에 따른 각속력 조절 원리. |
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[29강] 굴림운동, 토크, 각운동량 (4)
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자이로스코프의 축돌기 운동
• 자이로스코프: 회전축 균형 유지 장치로, 돌림힘 작용 시 회전축의 세차운동(축돌기 운동) 발생 • 축돌기 운동 원리: 돌림힘이 각운동량의 방향만 변화시켜 발생하며, 회전체의 안정성 유지 • 축돌기 각속도: $\Omega = \frac{Mgr}{I\omega}$로 유도되며, 회전축의 기울어진 각도와 무관한 특성 가짐 |
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| 12장. 평형과 탄성 | ||
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[30강] 평형, 정적평형의 몇 가지 보기
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평형 및 정적평형의 조건과 예시
• 평형 개념: 물체의 선운동량 및 각운동량이 일정한 상태를 정의하며, 정지 상태의 **정적평형** 및 안정/불안정 평형의 원리 포함. • 정적평형 조건: **알짜힘**이 0인 병진평형과 **알짜 돌림힘**이 0인 회전평형의 두 가지 핵심 원리를 제시하며, 적절한 회전축 선택으로 문제 해결. • 정적평형 분석: 질량중심, 중력, 지지점 등 물체에 작용하는 힘을 식별하고 모멘트 팔을 계산하여 다양한 실제 시스템의 안정성 분석에 적용. |
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[31강] 탄성
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24:
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탄성 및 탄성률의 종류와 특성
• 탄성 및 탄성률: 물체의 변형과 복원 현상을 규명하는 기본 개념, 변형력과 변형의 비례 상수로 물질 고유의 역학적 특성 정의. • Young률, 층밀리기 탄성률, 부피 탄성률: 힘 작용 방향에 따른 세 가지 탄성률 유형 정의 및 각 변형력-변형 관계 수식으로 변형량 계산. |
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| 13장. 중력 | ||
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[32강] 뉴턴의 중력법칙, 중력과 중첩원리
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뉴턴의 중력법칙과 중첩원리 및 지면 근처 중력
* 뉴턴의 중력법칙: 질량 간 인력의 크기($F=G\frac{m_1 m_2}{r^2}$)와 중력 상수, 벡터적 작용-반작용 원리 이해 * 중력 중첩원리: 다중 입자계에서 알짜 중력 계산을 위한 개별 중력의 벡터 합 적용 * 지면 근처 중력: 지구 자전 영향에 따른 중력 가속도 변화 및 거리별 가속도 차이 분석 |
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[33강] 지구 내부의 중력, 중력퍼텐셜 에너지
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56:
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지구 내부 중력 및 중력 퍼텐셜 에너지
• 지구 내부 중력: 구껍질 내 알짜힘이 0인 원리와 균일한 지구 내부에서 중심으로부터 거리에 비례하는 중력 ($F \propto r$) 분석 • 중력 퍼텐셜 에너지: 무한대를 기준점으로 하는 정의 ($U = -\frac{GMm}{R}$)와 항상 음의 값을 가지는 특성 이해 • 탈출 속력: 물체가 중력을 벗어나는 최소 속력($v = \sqrt{\frac{2GM}{R_E}}$)을 역학적 에너지 보존으로 유도 |
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[34강] 행성과 위성, Kepler의 법칙
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44:
32
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행성과 위성: 케플러의 법칙
• 케플러 제1법칙 (궤도 법칙): 행성이 태양을 한 초점으로 하는 타원 궤도를 따르며, 이심률로 궤도 형태를 정의. • 케플러 제2법칙 (면적속도 일정 법칙): 행성과 태양을 잇는 선분이 같은 시간 동안 같은 면적을 휩쓸며, 각운동량 보존 원리로 설명. • 케플러 제3법칙 (주기 법칙): 행성 주기의 제곱이 궤도 장반경의 세제곱에 비례하며, 만유인력과 구심력 원리로 유도. |
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[35강] 위성, Einstein과 중력
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39:
52
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위성 궤도 및 아인슈타인의 중력 이론
* 위성 궤도 역학적 에너지: 운동 및 위치 에너지 합산 원리, 원/타원 궤도 안정성 결정 및 음의 에너지를 통한 속박 상태 분석. * 아인슈타인 등가 원리: 중력장과 가속 좌표계 효과 동일성 개념, 중력 재해석의 기초 원리 제시. * 시공간 곡률과 중력 렌즈: 질량에 의한 시공간 휘어짐으로 중력 발생, 빛의 경로 변경을 통한 일반 상대성 이론 관측적 증거. |
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| 14장. 유체 | ||
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[36강] 유체, 밀도와 압력, 정지해 있는 유체
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유체, 밀도와 압력, 정지 유체
• 유체 기본 개념: 흐르는 물질의 밀도($\rho=m/V$)와 압력($p=F/A$) 정의, SI 단위 및 스칼라량 특성 이해. • 정지 유체 압력 원리: 깊이에 비례하는 $p=p_0+\rho gh$ 공식과 대기압 영향 분석. • 절대/계기압력 구분: 대기압 포함 여부에 따른 압력 유형 분류 및 물리 계산 시 절대압력 활용. |
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[37강] 압력의 측정, Pascal의 원리, Archimedes의 원리
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압력 측정과 유체 역학의 원리
• 압력 측정 원리: 수은 기압계로 대기압을, 열린관 기압계로 계기압력을 측정하여 유체의 정역학적 특성을 분석. • 파스칼의 원리: 갇힌 유체 내 압력의 균일한 전달을 설명하며 유압지렛대에서 힘 증폭과 일 보존을 이해. • 아르키메데스의 원리: 유체에 잠긴 물체의 부력($F_b = \rho_f V g$)을 정의하고 겉보기 무게, 부유 상태 및 선박 공학 원리 분석. |
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[38강] 이상유체의 운동, Bernoulli 방정식
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이상유체 운동 및 베르누이 방정식
* 이상유체 및 연속방정식: 비압축성·비점성 등 이상적 유체 특성과 질량 보존에 기반한 유체 흐름률(Av) 원리. * 베르누이 방정식: 유체의 압력, 속력, 높이 간의 에너지 보존 관계를 p + ρgy + ½ρv² = 상수로 표현. * 베르누이 방정식 응용: Magnus 효과, 양력, Venturi 관, Torricelli의 법칙 등 에너지 보존 원리를 실생활 및 공학 현상에 적용. |
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| 15장. 진동 | ||
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[39강] 단순조화운동
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단순조화운동의 개념, 수학적 기술 및 힘의 법칙
• 단순조화운동 정의: 평형점 변위에 비례하는 복원력에 의한 진동 운동으로, 주기, 진동수, 진폭 등 핵심 물리량으로 기술. • 단순조화운동 수학적 기술: 변위, 속도, 가속도를 시간에 대한 함수로 표현하고, 미분 관계를 통해 운동 특성을 파악. • 단순조화운동 힘의 법칙: 뉴턴 제2법칙과 훅의 법칙으로 용수철-질량 계의 각진동수·주기를 유도하며, 주기는 진폭과 무관함. |
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[40강] 단순조화운동의 에너지, 단순조화 각진동자
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단순조화운동의 에너지, 단순조화 각진동자
• 단순조화운동 역학적 에너지: **선형 복원력**에 의한 **보존** 원리; **운동 에너지**와 **퍼텐셜 에너지** 합으로 **총 에너지**는 **진폭**의 **제곱**에 비례. • 에너지 분포 및 전환: **평형점**에서 **운동 에너지** 최대, **최대 변위** 지점에서 **퍼텐셜 에너지** 최대; 두 에너지의 **주기적 상호 전환**. • 단순조화 각진동자: **각변위**에 비례하는 **복원 돌림힘** 발생; **회전 관성** 및 **비틀림 상수**로 **주기** 결정. |
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[41강] 진자, 원운동, 감쇠 단순조화운동, 강제진동과 공명
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진자, 원운동, 감쇠진동 및 공명 현상 분석
• 단진자 및 물리진자: 주기 계산 원리 및 중력가속도 측정 활용법 학습 • 단조화진동과 등속원운동: 투영 관계를 통한 변위, 속도, 가속도 특성 이해 • 감쇠진동 및 공명: 저항력에 따른 감쇠 유형 분류와 강제진동 시 공명 현상 원리 분석 |
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| 16장. 파동Ⅰ | ||
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[42강] 가로파동과 세로파동
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가로파동과 세로파동의 이해 및 수학적 기술
• 파동 기본 개념: 매질의 진동을 통한 에너지 전달 방식과 역학적/전자기파 분류 원리. • 가로파동 및 세로파동: 진동 방향과 진행 방향의 상대적 관계로 구분되는 파동의 종류 및 그 특징. • 진행파 수학적 기술: 진폭, 파장, 주기, 각파동수, 각진동수, 위상 등 주요 변수를 활용한 파동 방정식 구성 및 속력 계산 원리. |
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[43강] 파동의 속력, 파동의 에너지와 일률, 파동방정식
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파동의 속력, 에너지, 파동방정식
• 줄 파동 속력: 매질의 장력($\tau$)과 선밀도($\mu$)를 이용한 $v = \sqrt{\tau/\mu}$ 유도 및 속도 결정 인자 분석. • 파동 에너지 전달: 매질을 통한 에너지 전달 메커니즘 및 진폭, 각진동수 제곱에 비례하는 평균 일률($P_{avg}$) 정의. • 파동방정식 유도: 줄 운동에 뉴턴 제2법칙을 적용하여 모든 진행 파동을 기술하는 일반 미분방정식 이해. |
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[44강] 파동의 간섭, 위상자, 정지파와 공명 (1)
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파동의 간섭, 위상자, 정지파와 공명 (1)
• 파동의 간섭: 위상차에 따른 합성파 진폭 변화 현상으로, 보강 및 상쇄 간섭 유형 이해 • 위상자: 파동의 진폭과 위상을 벡터로 표현하여 합성 파동 계산을 효율적으로 수행 • 정지파: 반대 방향으로 진행하는 동일 파동의 중첩으로, 위치 고정된 마디와 배가 특징 |
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[45강] 정지파와 공명 (2)
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정지파와 공명 현상 분석
* 정지파 형성: 진행파와 반사파의 간섭으로 생성, 고정단/자유단 경계면 반사 위상 변화 원리 이해. * 공명 및 조화모드: 줄 길이 $L$과 조화차수 $n$에 따른 공명 파장($\lambda=2L/n$) 및 진동수($f=nv/2L$) 계산 원리 확립. * 정지파 물리량 분석: 장력 $\tau$, 선밀도 $\mu$ 기반 공명 진동수($f = \frac{n}{2L}\sqrt{\frac{\tau}{\mu}}$)와 가로속도 등 핵심 물리량 산출 및 적용. |
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| 17장. 파동Ⅱ | ||
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[46강] 음속, 진행음파
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음속 및 진행 음파의 특징 분석
* 음파 개념: 매질의 진동 방향과 파동 진행 방향이 평행한 종파이며, 밀도와 부피 탄성률에 따라 결정되는 음속으로 전파. * 음속 원리: $v = \sqrt{B/\rho}$ 공식으로 매질의 부피 탄성률 $B$와 밀도 $\rho$를 통해 음속을 계산하며, 뉴턴 제2법칙으로 유도. * 진행 음파 파동: 변위 파동과 압력 파동은 $\pi/2$ 위상차를 가지며, 압력 진폭 $\Delta p_m = v\rho\omega s_m$ 관계로 변위 진폭과 연결됨. |
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[47강] 간섭, 세기와 소리준위
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간섭, 세기, 소리준위
* 간섭 현상: 종파의 경로차 및 위상차 기반 보강/상쇄 조건과 합성 진폭 원리 분석. * 음파의 세기: 단위 면적당 에너지 전달율로 정의되며, 변위진폭 제곱 및 거리 제곱에 반비례하는 관계 학습. * 소리준위(데시벨): 로그 스케일로 음파 세기 표현, 데시벨 변화량과 실제 세기 비율 관계 이해. |
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[48강] 음악적인 음원, 맥놀이
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음악적인 음원과 맥놀이
• 정상파 원리: 양쪽 개방/한쪽 폐쇄 관의 공명 파장 및 진동수 공식과 조화차수 조건을 통한 악기 음 높이 및 음색 결정 분석. • 악기 음향 특성: 물리적 크기와 소리맵시에 따른 고유 음색 형성 원리 및 음의 높이 변화 탐구. • 맥놀이 현상: 진동수가 다른 두 음파의 합성으로 발생하는 소리 크기 변화와 맥놀이 진동수($|f_1-f_2|$) 도출 원리 이해. |
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[49강] Doppler 효과, 초음속, 충격파
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일반물리학: Doppler 효과, 초음속, 충격파
* **도플러 효과**: 음원-관측자 상대 운동에 따른 진동수 변화 현상으로 $f' = f \frac{v \pm v_D}{v \pm v_S}$ 공식으로 분석. * **초음속 및 충격파**: 음원 속력이 음속 초과 시 파면 중첩으로 큰 진폭의 폭발음을 유발하는 V자형 충격파 형성. * **마하원뿔각 및 마하 수**: 초음속 충격파의 3차원 원뿔 반각($\theta$)과 $M = v_S/v = 1/\sin\theta$로 물체 속도 정의. |
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| 18장. 온도, 열, 열역학 제1법칙 | ||
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[50강] 온도, 섭씨온도와 화씨온도, 열팽창
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온도, 열역학 제0법칙 및 열팽창 개요
* **온도 및 열역학 제0법칙:** SI 기본 물리량인 온도는 열적 평형 상태를 판단하며, 열역학 제0법칙은 물체 간 열평형 원리를 정립. * **온도 척도:** 켈빈(K)은 물의 삼중점 기준, 섭씨($^\circ$C)와 화씨($^\circ$F)는 고유 기준점과 변환 공식($T_{\text{C}} = T - 273.15$, $T_{\text{F}} = \frac{9}{5}T_{\text{C}} + 32^\circ$)을 가진 온도 측정 체계. * **열팽창 원리 및 응용:** 온도가 상승함에 따라 물체의 길이 및 부피가 증가하는 현상으로, 선팽창계수($\alpha$)와 부피팽창계수($\beta$)로 정량화되며, 물의 특이 팽창 및 바이메탈 등에 응용. |
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[51강] 열흡수, 열역학 제1법칙 (1)
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열흡수 및 열역학 제1법칙
• 열흡수: 온도 차이에 의한 열 전달, 열용량·비열·변환열 정의 및 물질의 온도 변화와 상변화 열량 계산 원리 • 내부에너지와 일: 계의 미시적 총 에너지인 내부에너지 개념, P-V 선도 활용 기체가 한 일($W = \int P dV$) 계산 • 열역학 제1법칙: 내부에너지 변화($\Delta E_{int}$)가 계에 가해진 열($Q$)과 계가 한 일($W$)의 차이($\Delta E_{int} = Q - W$)로 표현되는 에너지 보존 원리 |
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[52강] 열역학 제1법칙 (2), 열전달 과정
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열역학 제1법칙 특수 과정 및 열전달
• 열역학 제1법칙 특수 과정: 단열·등적·순환·자유 팽창에서 열(Q), 일(W), 내부 에너지 변화($\Delta E_{int}$)의 관계 및 정의 • 열전달 전도: 직접 접촉과 원자 충돌 기반 열 에너지 전달 원리 및 열전도율(k), 열저항(R) 계산 • 열전달 대류 및 복사: 물질 이동(대류)과 전자기파(복사)에 의한 열 에너지 전달 방식 및 복사율($P_{rad}$) 분석 |
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| 19장. 기체운동론 | ||
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[53강] 기체운동론 (1)
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기체운동론 (1) - 기본 개념 및 이상기체
• 기체운동론 기본: 아보가드로 수, 몰 개념 정립 및 이상기체 법칙($pV=nRT$, $pV=NkT$)으로 기체 거시/미시 상태를 설명. • 열역학 과정의 일: 등온, 등압, 등적 과정에서 기체가 하는 일($W$) 계산 원리를 이해하여 열역학적 변화를 분석. • 기체 분자 운동론: 압력 발생 원리, 제곱평균제곱근 속력, 평균 병진운동 에너지($K_{avg}=(3/2)kT$) 및 평균 자유 거리($\lambda$)로 분자 움직임을 정량화. |
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[54강] 기체운동론 (2)
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기체운동론 (2)
* 기체 분자 속력 분포: 맥스웰-볼츠만 분포를 따르며, 최빈속력($v_p$), 평균속력($v_{avg}$), RMS속력($v_{rms}$)의 개념과 $v_p < v_{avg} < v_{rms}$ 관계를 정의. * 이상기체 내부에너지 및 몰비열: 내부에너지($E_{int}$)는 온도만의 함수이며, 단원자 기체의 등적 몰비열($C_V = \frac{3}{2}R$)과 등압 몰비열($C_P = \frac{5}{2}R$)의 정의와 $C_P = C_V + R$ 관계를 설명. * 자유도와 몰비열: 분자가 에너지를 저장하는 독립적 방법인 자유도($f$)를 등분배 정리와 연계하여 단원자, 이원자, 다원자 기체의 일반화된 몰비열($C_V = (\frac{f}{2})R$)을 제시. |
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[55강] 기체운동론 (3)
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이상기체의 단열 팽창 및 자유 팽창
• 이상기체 단열 팽창: 외부 열 교환($Q=0$)이 없는 과정으로 $pV^\gamma = \text{상수}, TV^{\gamma-1} = \text{상수}$ 관계에 따른 온도 변화 특징. • 이상기체 자유 팽창: 외부 열 교환($Q=0$) 및 일($W=0$)이 없는 특수 단열 과정으로 내부에너지와 온도 불변($\Delta E_{int}=0, \Delta T=0$). • 단열 상수 $\gamma$: 정압 몰비열 $C_P$와 정적 몰비열 $C_V$의 비($C_P/C_V$)로 정의, 단열 과정 계산 및 이상기체 열역학 분석에 활용. |
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| 20장. 엔트로피와 열역학 제2법칙 | ||
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[56강] 엔트로피와 열역학 제2법칙 (1)
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엔트로피와 열역학 제2법칙 개념 및 카르노 기관 분석
* **엔트로피:** 시스템의 상태 함수이자 무질서도 척도로, 비가역 과정에서 항상 증가하는 열역학적 핵심 개념. * **열역학 제2법칙:** 닫힌계 엔트로피 불감소 원리를 통해, 자연 현상의 방향성 및 열기관 효율의 한계를 규정. * **카르노 기관:** 이상적인 가역 열기관으로, 등온/단열 순환 과정 중 총 엔트로피 변화 0을 만족하며 최대 열효율($1 - T_L/T_H$)을 달성. |
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[57강] 엔트로피와 열역학 제2법칙 (2)
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엔트로피와 열역학 제2법칙 (통계역학적 관점 포함)
• 열역학 제2법칙: 냉동기 작동 원리, 카르노 기관 효율 한계 및 영구 냉동기 불가능성 이해. • 통계역학적 엔트로피: 분자 배열의 경우의 수($W$)와 무질서도 관계를 통한 엔트로피 개념 정의. • 볼츠만 엔트로피 방정식: $S=k \ln W$ 및 스털링 근사식을 활용한 대규모 시스템 엔트로피 계산. |
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| 21장. Coulomb의 법칙 | ||
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[58강] Coulomb의 법칙
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Coulomb의 법칙과 전하의 특성
• 전하 기초 개념: 양전하·음전하 및 도체·절연체 특성을 통해 전하의 정의, 대전 현상, 상호작용 원리 이해 • 쿨롱의 법칙: 대전된 전하 간 전기력 크기 및 방향($F=k \frac{q_1 q_2}{r^2}$) 정량화, 여러 전하의 벡터 합력 계산 • 전하의 양자화 및 보존: 전하량은 기본전하량의 정수배로만 존재하며, 고립계 내 총전하량은 항상 보존됨 |
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| 22장. 전기장 | ||
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[59강] 전기장 (1)
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전기력과 전기장 개념 및 쌍극자 전기장
• 전기장: 단위 전하당 힘으로 정의되는 벡터장이며, 전기장선을 통해 전하 분포 주변의 힘 방향과 세기 시각화. • 점전하 전기장: 거리 제곱에 반비례하며, 여러 전하의 전기장 계산 시 벡터 합인 중첩원리 적용. • 전기쌍극자: 크기 같고 부호 반대인 두 전하 배열로, 전기쌍극자모멘트는 음전하에서 양전하 방향으로 정의되는 물리량. |
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[60강] 전기장 (2)
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연속 전하 분포 및 전기장 내 쌍극자 운동
* **연속 전하 분포:** 선전하밀도·면전하밀도를 통해 미소 전하량 정의, 이를 적분하여 원형고리·원판의 전기장 및 무한 평면판의 균일 전기장을 유도. * **균일 전기장 내 대전입자 운동:** 대전입자가 등가속도 운동하는 원리를 분석하고, 힘($F=qE$)과 가속도($a=qE/m$) 관계를 설명. * **전기쌍극자:** 전기쌍극자모멘트($\vec{p}$) 정의 및 균일 전기장 내에서 발생하는 돌림힘($\vec{\tau} = \vec{p} \times \vec{E}$)과 퍼텐셜에너지($U = -\vec{p} \cdot \vec{E}$)의 원리 분석. |
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| 23장. Gauss의 법칙 | ||
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[61강] Gauss의 법칙 (1)
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가우스 법칙과 전기다발 개념 및 적용
• 가우스 법칙: 폐곡면을 통과하는 전기장(전기다발)과 내부 알짜 전하량의 관계($\Phi = q_{enc}/\epsilon_0$)를 통해 대칭적 전기장 계산. • 전기다발 정의: 면적을 통과하는 전기장 흐름의 정량적 표현으로, 적분 형태로 계산하며 가우스 법칙의 핵심 요소. • 쿨롱 법칙 유도: 가우스면의 전략적 설정을 활용하여 점전하의 전기장을 쿨롱 법칙과 동일하게 증명. |
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[62강] Gauss의 법칙 (2)
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47:
50
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가우스 법칙 적용: 선, 면, 구 대칭 전하 분포 및 도체
* 가우스 법칙: 선, 면, 구 대칭 전하 분포 및 도체 주변의 전기장 계산 원리 및 가우스면 설정. * 대칭 전하 분포 전기장: 선전하, 면전하, 구전하(구껍질, 부피)별 가우스면 활용 전기장 유도 및 특성 분석. * 대전된 도체: 과잉 전하의 표면 분포, 도체 내부 전기장 0의 특성 및 표면 전기장($E=\sigma/\epsilon_0$) 계산. |
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| 24장. 전기퍼텐셜 | ||
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[63강] 전기퍼텐셜 (1)
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전기 퍼텐셜 개념 및 응용
• 전기 퍼텐셜: 단위 전하당 퍼텐셜 에너지로 정의되며, 전기장과의 관계 및 전하의 역학적 에너지 보존 원리 설명 • 등퍼텐셜면: 동일 전위의 면으로 전기장선에 항상 수직이며, 전위차는 전하 이동 경로에 무관함 • 점전하 및 전기 쌍극자 퍼텐셜: 점전하는 거리에 반비례하며 스칼라 합산, 쌍극자는 쌍극자 모멘트를 통해 계산 |
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[64강] 전기퍼텐셜 (2)
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전기퍼텐셜 (2)
* 전기퍼텐셜 계산: 연속 전하분포(선전하, 면전하)의 미소 퍼텐셜 적분 및 대전 입자계 퍼텐셜 에너지 합산 원리. * 전기장 유도: 퍼텐셜의 편미분(음의 기울기)을 통한 전기장 성분 도출 및 역학적 에너지 보존 법칙 적용. * 대전 도체 퍼텐셜: 전하 분포 특성 기반 도체 내부 및 표면 퍼텐셜의 동일성 원리 분석. |
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| 25장. 전기용량 | ||
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[65강] 전기용량 (1)
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전기용량 개념 및 여러 형태 축전기 계산
* **전기용량 개념**: 전기에너지 저장 소자인 축전기의 전하 저장 능력 $q=CV$ 정의 및 페럿(F) 단위 이해. * **전기용량 계산**: 가우스 법칙을 통한 전기장 유도 및 전위차 $\Delta V = -\int \vec{E} \cdot d\vec{s}$ 계산으로 $C=q/V$ 공식 유도 원리. * **각 축전기 전기용량**: 평행판, 원통형, 구형 축전기의 기하학적 구조(면적, 길이, 반지름, 간격)에 따른 전기용량 공식 분석. |
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[66강] 전기용량 (2)
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47:
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전기용량의 직병렬 연결 및 전기장 에너지
* 축전기 연결 원리: 직렬 및 병렬 연결 시 등가용량 $C_{eq}$ 계산 절차와 전하·퍼텐셜 특징 이해. * 축전기 에너지: $U=(1/2)CV^2$ 공식으로 축전기 저장 에너지 정의 및 전기장 에너지밀도 $u=(1/2)\epsilon_0 E^2$ 개념 분석. * 전기 회로 변화 분석: 전지 연결 유무에 따른 축전기의 전하량, 전위차, 전기장, 용량, 에너지 변화 분석. |
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[67강] 전기용량 (3)
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43
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전기용량과 유전체: 원리 및 응용
• 유전체 삽입 축전기: 유전상수 $\kappa$를 통해 전기용량 증가, 퍼텐셜 및 전기장 감소 현상과 그 원리 분석. • 유전체 미시적 원리: 분극과 유도 전기장 발생으로 외부 전기장이 약화되는 과정 및 유전율 정의. • 축전기 주요 공식: 다양한 형태의 전기용량, 직렬/병렬 연결 등가용량, 퍼텐셜 에너지 계산법 요약. |
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| 26장. 전류와 저항 | ||
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[68강] 전류와 저항 (1)
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전류, 전류밀도 및 유동속력
• 전류 개념: 도체 내 전하 흐름 현상으로, 단위 시간당 전하량 변화($i = dq/dt$) 및 양전하 이동 방향 기준 정의 • 전류밀도: 전하 흐름의 방향성 및 밀도를 나타내는 벡터량으로, 단위 면적당 전류($J = i/A$)와 전류 간의 적분 관계($i = \int \vec{J} \cdot d\vec{A}$) 분석 • 유동속력: 전하 운반자의 실제 평균 이동 속력($v_d = J/ne$)으로, 전기장 전달 속도와 대비되는 물리적 의미 및 산출 과정 이해 |
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[69강] 전류와 저항 (2)
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30
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전류와 저항 및 전력 개념
* 저항 및 비저항: 도체의 전류 흐름 방해 특성인 저항($R=V/i$)과 물질 고유 특성인 비저항($\rho=E/J$) 정의 및 $R=\rho L/A$ 관계. * 옴의 법칙: 전류와 퍼텐셜차의 정비례 관계인 옴의 법칙 성립 조건(R 상수)과 미시적 관점에서의 비저항 $\rho = m/(e^2 n \tau)$ 유지 원리. * 전력: 전기에너지 전달률인 전력($P=iV$)의 정의와 저항에 따른 $P=i^2R$, $P=V^2/R$ 계산 공식. |
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| 27장. 회로이론 | ||
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[70강] 회로이론 (1)
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단일고리회로 기본 개념 및 키르히호프 전압규칙
• 기전력(EMF) 및 키르히호프 전압규칙: 단일고리회로에서 전하에 에너지를 공급(EMF)하고, 회로 내 모든 퍼텐셜 변화의 합이 0임을 정의(KVR). • 내부저항 및 저항의 직렬연결: 실제 기전력 장치의 내부저항은 회로 전류와 퍼텐셜 강하를 발생시키고, 직렬 저항의 등가저항은 각 저항의 합. • 회로 전위 및 일률 분석: 두 점 사이 퍼텐셜차는 경로에 무관하며, 접지는 기준 전위를 설정하고, 기전력의 일률은 에너지 공급 및 소비를 정량화. |
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[71강] 회로이론 (2)
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02
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다중고리회로 및 저항의 병렬 연결
* **키르히호프 법칙**: 다중고리회로의 접합점 전류 보존 및 닫힌 고리 전압 합 0 원리를 통해 미지 전류 계산 절차 분석. * **저항 병렬연결**: 동일 전압 특징과 등가 저항 역수 합산 계산법, 축전기 공식과의 크로스 관계 분석. * **전류계와 전압계**: 전류계는 직렬연결 및 낮은 저항, 전압계는 병렬연결 및 높은 저항을 통해 회로 값을 측정. |
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[72강] 회로이론 (3)
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42:
39
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RC 회로의 충전, 방전 및 시간 상수
• RC 회로: 저항(R)과 축전기(C)로 구성되며, 키르히호프의 전압 규칙을 통해 충전 및 방전 과정의 전하량, 전류, 전압 변화를 지수 함수적으로 분석함. • 시간 상수 ($\tau=RC$): RC 회로의 고유 응답 시간으로, 충전/방전 시 최종값의 특정 비율에 도달하는 시간을 나타냄. • RC 회로 응용: 자동차 정전기 방전 등 실제 현상 분석에 활용되어 회로 모델링 및 물리량 계산 원리를 이해함. |
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| 28장. 자기장 | ||
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[73강] 자기장 (1)
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55:
40
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자기장의 정의, 자기력, 교차장 및 홀 효과
* 자기장의 정의: 운동 전하에 의해 생성되며, 자기력($F_B = q\vec{v} \times \vec{B}$)과 자기장선으로 정의 및 표현. * 교차장: 전기장과 자기장이 수직으로 교차하는 공간에서 톰슨 실험을 통한 하전입자 속력 및 비전하량($|q|/m$) 측정 원리. * 홀 효과: 자기장 내 전선에서 전하 분리에 따른 홀 전압 발생 원리, 전하 운반자 수밀도($n = \frac{IB}{elV_H}$) 및 반도체 유형 분석에 활용. |
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[74강] 자기장 (2)
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51:
25
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자기장에서 운동하는 전하와 가속 장치
• 대전입자의 자기장 운동: 자기력에 의한 원운동 및 나선운동 궤적 형성 원리. • 하전입자 운동 물리량: 원궤도 반지름, 주기, 진동수, 나선 피치 등 정량적 분석 및 자기거울 효과 적용. • 입자가속장치: 사이클로트론의 가속 원리 및 의료 응용, 싱크로트론의 고에너지 가속 및 방사광 활용. |
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[75강] 자기장 (3)
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57:
37
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Summary Content:
자기장 (3): 전류 도선 자기력 및 전류 고리 토크 • 전류 도선 자기력: 자기장 내 전류 흐름 도선에 작용하는 힘의 원리, 크기($F=iLB\sin\phi$) 및 방향(플레밍 왼손 법칙) 결정. • 전류고리 토크: 자기장 내 전류고리의 회전력 발생 원리, 돌림힘($\tau=NiAB\sin\theta$) 계산 및 방향 설정. • 자기쌍극자모멘트: 자기쌍극자 정의($\vec{\mu}=Ni\vec{A}$), 자기장 내 돌림힘($\vec{\tau}=\vec{\mu}\times\vec{B}$) 및 위치 에너지($U=-\vec{\mu}\cdot\vec{B}$) 분석. |
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| 29장. 전류가 만드는 자기장 | ||
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[76강] 전류가 만드는 자기장 (1)
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55:
06
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전류가 만드는 자기장 기본 원리
* 비오-사바르 법칙: 전류 요소에 의한 자기장 크기·방향을 정의하며, 무한 직선 및 원형 도선 자기장 유도에 활용. * 두 평행 전류 자기력: 전류 방향에 따라 인력·척력 발생 원리 및 단위 길이당 힘을 정의하고 암페어 정의에 기여. * 궤도총: 전류가 만드는 자기력 원리를 활용하여 발사체를 초고속 가속하는 장치로, 작동 원리와 응용 분야 포함. |
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[77강] 전류가 만드는 자기장 (2)
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1:
04:
39
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전류가 만드는 자기장: 앙페르의 법칙과 그 응용
* 앙페르의 법칙: 대칭 전류 분포의 자기장 분석 원리로, 무한도선, 솔레노이드, 토로이드 자기장 계산에 적용. * 무한도선·솔레노이드·토로이드 자기장: 각 형태별 자기장 공식, 분포 특성(균일성, 거리 의존성) 및 구조적 차이점 비교 분석. * 전류고리: 자기쌍극자 모멘트 정의와 외부 자기장에 의한 토크 작용, 중심축 자기장 공식 유도 및 특성 분석. |
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| 30장. 유도와 유도용량 | ||
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[78강] 유도와 유도용량 (1)
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29:
08
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유도와 유도용량 (1): 패러데이와 렌츠 법칙
• 전자기 유도 현상: 자기다발($\Phi_B$)의 시간적 변화를 통해 유도기전력 및 유도전류가 생성되는 기본 원리. • Faraday의 유도법칙: 자기다발 변화율($-\frac{d\Phi_B}{dt}$)에 비례하여 유도되는 기전력($\mathcal{E}$)의 크기 및 계산 방법. • Lentz의 법칙: 유도기전력 및 유도전류의 방향이 자기다발 변화를 방해하는 방향으로 결정되는 원리. |
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[79강] 유도와 유도용량 (2)
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0:
52:
07
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유도와 에너지 전달 및 유도전기장
* 운동 기전력: 자기장 내 도체 운동으로 전위차가 발생하여 역학적 에너지를 전기에너지로 전환하는 원리. * 소용돌이 전류: 변하는 자기장에 의해 도체에 유도되는 전류로, 제동 및 가열 효과에 활용되는 개념. * 유도전기장과 패러데이 법칙: 변하는 자기장이 전기장을 유도하는 현상 분석 및 유도전기장의 특성 이해. |
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[80강] 유도와 유도용량 (3)
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0:
49:
01
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유도용량, 자체유도 및 RL 회로 분석
• 유도용량(인덕턴스): 전류와 자기 플럭스 관계의 척도로, 헨리(H) 단위로 코일의 자기적 특성을 정의하고 계산함. • 자체유도: 전류 변화율에 비례하여 역기전력($\mathcal{E}_L = -L di/dt$)을 발생시켜 전류 변화를 억제하는 현상. • RL 회로: 유도기와 저항으로 구성되어, 유도 시간 상수($\tau_L = L/R$)에 따라 전류가 지수 함수적으로 변화하고, 유도기는 회로 상태에 따라 개방 또는 단락처럼 동작함. |
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[81강] 유도와 유도용량 (4)
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41:
35
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자기장 에너지 및 상호유도
* 자기장 에너지: 유도기에 저장되는 자기에너지($U_B=\frac{1}{2}Li^2$) 및 단위 부피당 자기 에너지 밀도($u_B=\frac{1}{2}\frac{B^2}{\mu_0}$)의 개념과 계산. * 상호유도: 두 코일 간 전류 변화로 유도되는 상호유도기전력($\mathcal{E}=-M\frac{di}{dt}$) 정의 및 상호유도용량($M$)의 계산 절차. * RL 회로: 시상수($\tau_L = L/R$)를 활용한 전류 변화 분석 및 자기에너지의 저장 및 소모 과정 이해. |
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| 31장. 전자기적 진동과 교류 | ||
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[82강] 전자기적 진동과 교류 (1)
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57:
13
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전자기적 진동과 교류: LC 및 RLC 감쇠진동
* **LC 진동**: 축전기-유도기 간 에너지 교환 원리, 영구 진동 현상 및 전하/전류 시간 함수, 역학적 진동 유사성 분석. * **RLC 감쇠진동**: 저항에 의한 에너지 손실과 진폭 지수적 감소, 감쇠 미분방정식 및 해의 지수함수적 진폭 변화 이해. * **감쇠 유형**: 미급·임계·과도 감쇠 조건 및 특성 파악, 감쇠 각진동수를 통한 RLC 회로의 동적 거동 해석. |
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[83강] 전자기적 진동과 교류 (2)
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0:
59:
11
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Summary Content:
교류회로와 리액턴스 • 교류 기전력: 교류(AC)의 정의, 생성 원리, 직류(DC)와의 차이 및 유도 기전력 수식 이해 • AC 회로 소자 특성: 저항, 축전기, 유도기 각 소자의 전압-전류 위상 관계 및 오옴의 법칙 적용 • 리액턴스: 용량 리액턴스($X_C=1/(\omega_d C)$)와 유도 리액턴스($X_L=\omega_d L$) 개념 및 회로 동작 분석 |
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[84강] 전자기적 진동과 교류 (3)
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48:
23
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RLC 직렬회로 임피던스와 공명 현상 분석
* RLC 직렬회로 임피던스: 키르히호프 전압 규칙 기반의 교류 합성 저항(Z)과 기전력-전류 위상 상수(φ)를 정의하고 회로 특성 분석. * 공명 현상: 유도 리액턴스($X_L$)와 용량 리액턴스($X_C$) 일치로 임피던스가 최소화되고 최대 전류가 발생하는 조건. * 공명 진동수: $X_L=X_C$ 조건에서 결정되는 특정 주파수($\omega_d = 1/\sqrt{LC}$)로, 회로의 에너지 효율적 전달 원리 이해. |
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[85강] 전자기적 진동과 교류 (4)
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31
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전자기적 진동과 교류회로 전력 (4)
• 실효값 (RMS): 교류 전력의 유효 크기를 직류 기준으로 정량화하며, $V_{max}/\sqrt{2}$, $I_{max}/\sqrt{2}$로 계산되는 원리. • 평균 전력 및 전력인자: $P_{avg} = I_{rms} E_{rms} \cos\phi$ 공식과 전력인자($\cos\phi$)를 통한 회로 효율 및 공명 상태 결정 원리. • 전력 송전과 변압기: 송전 손실($P_{loss} \propto 1/E^2$) 최소화를 위한 고전압 송전 원리 및 감은 수 비율 기반 변압기의 전압/전류 변환 구조. |
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| 32장. Maxwell방정식, 물질의 자성 | ||
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[86강] Maxwell방정식, 물질의 자성
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1:
02:
25
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Maxwell 방정식과 물질의 자성
• 맥스웰 방정식: 전기장과 자기장 상호작용의 근본 원리 정리 및 변위 전류로 앙페르 법칙 확장 • 물질의 자성: 반자성, 상자성, 강자성의 정의와 외부 자기장에 대한 각기 다른 반응 원리 분석 • 자기 쌍극자: 전자의 궤도 및 스핀 각운동량에 따른 자기 모멘트 발현과 자기 홀극 비존재 원리 |
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| 33장. 전자기파 | ||
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[87강] 빛의 성질 (1)
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56:
05
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빛의 성질 (1)
• **전자기파**: 맥스웰 방정식 기반 전기장/자기장 상호 유도로 발생하며, 진공 유전율 및 투자율에 의해 $c = 1/\sqrt{\mu_0 \epsilon_0}$ 속력으로 전파되는 횡파. • **포인팅 벡터**: 전자기파의 단위 면적당 에너지 수송률 $\vec{S} = \frac{1}{\mu_0}(\vec{E} \times \vec{B})$ 정의하며, 그 평균값으로 파동의 세기 $I = \frac{1}{c\mu_0} E_{rms}^2$를 결정. • **복사압**: 전자기파의 선운동량 전달에 의해 물체에 가해지는 압력으로, 완전 흡수 시 $I/c$, 완전 반사 시 $2I/c$ 공식으로 계산. |
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[88강] 빛의 성질 (2)
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1:
01:
27
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빛의 편광, 반사 및 굴절의 원리와 적용
• 편광 개념: 빛의 전기장 진동 방향 제어 원리 및 Malus의 법칙으로 편광판 통과 시 빛 세기 변화 분석 • 반사 및 굴절 법칙: 입사각, 반사각, 굴절각의 관계를 정의하는 반사법칙과 Snell의 법칙, 굴절률 개념 정리 • 내부전반사 및 Brewster각: 빛의 완전 반사 조건(임계각)과 반사에 의한 편광 조건(Brewster각)의 원리 및 계산 방식 요약 |
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| 34장. 영상 | ||
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[89강] 영상 (1)
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44
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거울을 이용한 영상 형성
• 거울 영상 형성: 빛의 반사 원리 기반 실상/허상, 정립상/도립상 등 상의 종류 및 특성 이해. • 평면거울: 항상 같은 크기 정립 허상 형성; 구면거울: 초점/곡률 개념 기반 오목/볼록 거울별 상 작도법 및 특성 분석. • 거울 방정식(1/p + 1/i = 1/f) 및 가로배율(m = -i/p): 상의 위치, 크기, 방향을 정량적으로 계산하는 핵심 공식. |
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[90강] 영상 (2)
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0:
56:
30
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렌즈와 굴절구면 영상의 원리
• 얇은 렌즈 기본 원리: 렌즈 정의, 렌즈 방정식 및 배율 공식 유도, 렌즈제작자 공식을 통한 초점거리 결정. • 렌즈 및 굴절구면 영상 형성: 작도법 기반 물체 위치별 상의 종류 분석, 둘 이상의 렌즈 조합과 구면 경계면 굴절 원리 적용. • 굴절구면 영상 부호 결정: 물체/상/곡률 반지름에 대한 엄격한 부호 규칙 적용 및 평면에서의 특수 사례 이해. |
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| 35장. 간섭 | ||
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[91강] 간섭 (1)
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1:
06:
19
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빛의 파동성 및 간섭현상 원리
• 호이겐스의 원리: 파동의 전파, 반사 및 굴절(Snell의 법칙) 현상 설명 구조와 빛의 파동론적 기초 제시 • 영의 이중슬릿 간섭: 빛의 회절 및 파동성 증명, 경로차 기반 보강/상쇄 간섭 조건 및 무늬 위치 계산 원리 • 간섭무늬 세기 분석: 위상차 이용 광선 전기장 합성 및 빛의 세기($I=4I_0 \cos^2(\phi/2)$) 공식 도출, 파동 에너지 재분배 이해 |
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[92강] 간섭 (2)
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0:
48:
25
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간섭의 원리 및 응용
• 고정단/자유단 반사: 매질 경계면에서의 파동 반사에 따른 위상 변화 원리 이해 • 박막 간섭: 반사광의 위상 변화와 경로차를 고려한 보강·상쇄 간섭 조건 도출 및 분석 • 마이켈슨 간섭계: 빛의 파장을 활용한 길이 변화 및 미지 물질의 굴절률 정밀 측정 원리 |
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| 36장. 회절 | ||
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[93강] 회절 (1)
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1:
00:
44
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회절 (1): 현상, 단일 슬릿, 원형 구멍
* 회절 현상: 빛의 파동성을 입증하며, 빛이 장애물이나 틈을 지날 때 휘어져 간섭무늬를 형성하는 원리. * 단일슬릿 회절: 호이겐스 원리 기반으로, 극소 조건($\text{a}\sin\theta = \text{m}\lambda$)과 위상자 합산을 통한 세기 공식($I(\theta) = I_m(\frac{\sin\alpha}{\alpha})^2$)으로 설명. * 원형구멍 회절 및 레일리 기준: 첫 번째 극소 조건($\sin\theta = 1.22 \frac{\lambda}{\text{d}}$)과 두 점광원 분해 한계각($\theta_R = 1.22 \frac{\lambda}{\text{d}}$) 정의를 통해 광학 기기 해상도 분석. |
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[94강] 회절 (2)
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0:
39:
37
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회절 (2): 이중슬릿, 회절격자 및 X선 회절
• 회절 현상: 이중슬릿 간섭무늬의 회절 윤곽선 형성 원리 이해 및 회절격자 $d \sin\theta = m\lambda$ 조건의 극대선 발생 • 분산과 분해능: 회절격자의 서로 다른 파장 분리 능력 ($D = \frac{m}{d \cos\theta}$)과 유사 파장 가늘게 분리 능력 ($R = Nm$) 개념 정리 • X선 회절: 짧은 파장 X선을 이용한 결정 구조 분석 원리 및 브래그 법칙 ($2d \sin\theta = m\lambda$) 적용 |
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| 37장. 상대론 | ||
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[95강] 상대론 (1)
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0:
56:
09
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특수상대성이론: 동시성, 시간 팽창, 길이 수축
* 특수상대성이론: 광속 불변 원리와 상대성 원리 기반, 관측자 운동 상태에 따른 시공간 개념 변화 이해. * 동시성/시간 팽창: 관측자 운동에 따른 동시성의 상대성 및 Lorentz 인자($\gamma$)로 설명되는 시간 간격 확장 현상 분석. * 길이 수축/실제 검증: 운동 방향으로 물체의 길이가 단축되는 현상과 뮤온 붕괴, GPS 등 실제 적용 사례를 통한 이론 검증. |
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[96강] 상대론 (2)
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1:
06:
59
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일반물리학 상대론 (2): 로렌츠 변환, 빛의 도플러 효과, 상대론적 운동량과 에너지
* 로렌츠 변환: 갈릴레오 변환 한계를 극복하여 시공간의 상대성(시간 팽창, 길이 수축, 동시성)을 규명하는 핵심 원리 * 빛의 도플러 효과: 광원과 관측자 간 상대 속도에 따른 빛의 진동수 및 파장 변화 원리 (적색/청색 편이)와 천체 속도 측정에 활용 * 상대론적 운동량과 에너지: 질량-에너지 등가원리($E=mc^2$) 기반의 운동량, 운동 에너지, 에너지-운동량 관계 정의 |
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| 38장. 광자와 물질파 | ||
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[97강] 광자와 물질파 (1)
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0:
52:
56
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광자와 물질파: 양자물리학과 광전효과
• 흑체복사: 플랑크의 에너지 양자화($E=nhf$) 가설로 고전물리학의 자외선 파탄을 해결하며 양자물리학의 태동을 설명합니다. • 광자 개념: 아인슈타인의 광자($E=hf$) 이론으로 빛의 입자성을 정립하고 광전효과의 고전적 설명 한계를 극복합니다. • 광전효과 분석: 빛의 진동수에 따른 전자 방출 현상으로, 일함수($\Phi$), 문턱 진동수($f_0$), 정지 전압($V_{stop}$) 및 $hf=K_{max}+\Phi$ 방정식을 통해 플랑크 상수를 검증합니다. |
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[98강] 광자와 물질파 (2)
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0:
39:
53
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광자와 물질파: 컴프턴 산란과 드 브로이 파장
• 광자의 운동량: 질량 없는 광자가 $p=h/\lambda$ 운동량으로 물질에 에너지·운동량 전달 • 컴프턴 산란: X선이 전자와 충돌 시 파장이 $\Delta\lambda = \frac{h}{m_e c}(1-\cos\phi)$만큼 길어지는 현상 • 드 브로이 물질파: 입자가 $\lambda=h/p$의 파동성을 가지며, 데이비슨-거머 실험으로 증명되고 전자현미경에 응용 |
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[99강] 광자와 물질파 (3)
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0:
57:
13
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광자와 물질파 (3): 슈뢰딩거, 불확정성, 터널링
• 슈뢰딩거 방정식: 물질파의 파동 함수로 입자의 존재 확률 및 양자역학적 거동을 기술. • 하이젠베르크 불확정성 원리: 입자의 위치와 운동량을 동시에 정확히 측정할 수 없는 근원적 한계 정의. • 장벽 터널링: 물질파 특성으로 $E < U_b$ 조건에서 퍼텐셜 장벽을 통과하는 현상 및 STM 응용. |
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| 39장. 물질파와 퍼텐셜우물 | ||
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[100강] 물질파와 퍼텐셜우물 (1)
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0:
53:
18
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물질파와 퍼텐셜 우물 (1): 갇힌 전자의 양자화된 에너지 및 파동함수
• 갇힌 전자의 에너지 양자화: 유한 퍼텐셜 우물 내 물질파가 정상파로 존재하여 양자수 $n$에 따른 불연속적 에너지 준위($E_n$)를 가짐. • 에너지 전이 및 스펙트럼: 광자 흡수/방출을 통한 들뜸/탈들뜸 과정과 양자화된 에너지 준위로 인한 기체 선 스펙트럼 현상 분석. • 파동함수 및 확률: 갇힌 전자의 위치 확률을 나타내는 파동함수($\Psi_n(x)$)와 확률 밀도($|\Psi_n^2(x)|$), 규격화를 통한 진폭($A$) 결정 과정. |
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[101강] 물질파와 퍼텐셜우물 (2)
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0:
50:
18
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유한 퍼텐셜 우물 및 수소 원자 모형
* 유한 퍼텐셜 우물: 전자의 외부 존재 확률 및 파동 함수, 무한 우물 대비 에너지 양자화와 물질파 특성 분석 * 보어 원자 모형: 러더퍼드 한계 극복, 양자화된 에너지 준위·궤도 각운동량·궤도 반지름 정의로 수소 스펙트럼 설명 * 수소 스펙트럼 및 양자수: 리드베르그 공식 기반 라이만·발머·파셴 계열 분석, 주양자수·궤도 양자수·궤도 자기 양자수로 전자의 상태와 각운동량 공간 양자화 기술 |
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| 40장. 원자 | ||
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[102강] 원자
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1:
09:
43
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원자의 양자역학적 성질, 주기율표, X선 발생
* 원자의 양자 성질: 궤도·스핀 각운동량 양자화와 자기쌍극자모멘트, Stern-Gerlach 실험으로 입증된 스핀 공간 양자화 원리. * 전자 배치 원리: 파울리 배타원리, 축조원리, 훈트의 규칙을 통한 원자 전자 배치 및 주기율표 구성 이해. * X선 발생 메커니즘: 고에너지 전자 감속에 따른 제동복사, 내각 전자 전이에 의한 특성 X선 발생 원리. |
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| 41장. 고체의 전기전도 | ||
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[103강] 고체의 전기전도
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0:
39:
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고체의 전기전도 특성 및 반도체 원리
• 고체 전기전도 특성: 에너지 띠 이론(원자가대, 전도대, 금지대)으로 금속, 절연체, 반도체 전도 메커니즘 설명. • 반도체 도핑 원리: 5가/3가 원소 주입으로 n형(전자)과 p형(양공) 반도체 형성 및 전도성 제어. • PN접합 정류 작용: p형과 n형 반도체 접합 시 공간전하, 고갈 영역 형성 및 순방향/역방향 바이어스에 따른 전류 제어 원리. |
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| 42장. 핵물리 | ||
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[104강] 핵물리 (1)
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0:
54:
14
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핵물리 기초 및 방사성 붕괴
* 핵의 발견 및 구성: 러더퍼드 산란 실험으로 핵 존재 규명, 양성자·중성자(핵자)로 구성 및 질량수, 동위원소 특성 이해 * 핵력 및 안정성: 핵자 결합 인력인 핵력 작용으로 쿨롱 척력 극복, 질량 결손과 결합 에너지를 통한 핵 안정성 분석 * 방사성 붕괴 원리: 불안정한 핵종의 자발적 변환 과정, 붕괴 상수·반감기·평균 수명·붕괴율로 정량적 현상 설명 |
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[105강] 핵물리 (2)
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0:
39:
56
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핵물리 (2) - 방사성 붕괴 및 연대 측정
* 방사성 붕괴 유형: 알파, 베타, 감마 붕괴 메커니즘과 핵종 변화 원리 학습 * 방사선 노출량 측정: 흡수선량 및 등가조사량 개념과 생물학적 영향 평가 방법 이해 * 방사능 연대 측정: 방사성 핵종 반감기를 활용한 유기체 및 지질학적 시료 연대 추정 원리 분석 |
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| 43장. 핵에너지 | ||
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[106강] 핵에너지
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0:
54:
26
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핵에너지 개념 완성
• 핵분열: 열중성자 이용 우라늄 핵 분열로 질량 결손 및 에너지 방출 원리, 원자로의 연쇄반응 제어 발전 과정. • 열핵융합: 고온에서 가벼운 핵들의 쿨롱 장벽 극복 결합을 통한 질량 결손 에너지 방출 원리, 태양의 핵심 에너지원. • 인공 핵융합로: 중수소·삼중수소 융합을 자기 가둠 방식으로 제어하는 토카막 기술 기반의 미래 청정 에너지 목표. |
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김희수 교수님
일반물리학(HALLIDAY) 통합과정
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