원제 : Physics as a Second Language - 9 -

 

9장

 

물리학에서 가장 중요한 것은 힘입니다. 그리고 힘이 있으면, 물체가 움직입니다. 더욱 정확한 표현은 물체의 운동 상태가 변합니다. 속도가 변하는 것이지요. 그런데 물체가 힘을 받고 움직이면, 물리학에서는 일을 한다고 합니다. 일은 W로 표시합니다. 영어의 work의 약자이지요.

 

[일은 힘 곱하기 거리의 변화량이다]

 

‘에프’와 ‘델타 알’을 서로 스칼라 곱(점으로 표시됨) 하였으므로, ‘더블유’는 스칼라가 되겠습니다. 위의 표현은 또 다르게 기술될 수 있습니다. 미소량을 써서 말입니다. 미소량은 ‘디’ 라고 한다고 했습니다.
일의 미소량은 ‘디 더블유’가 되겠고, 거리의 미소량은 ‘디 알’이 되겠지요?

 

위의 번역과 똑같은 내용입니다. 이제 미분형은 많이 보았으니, 적분형도 보도록 하겠습니다. 미분은 잘게 자른다는 의미이고, 적분은 미분으로 잘게 잘라진 것들을 차곡차곡 더한다는 의미입니다. ‘디 더블유’를 적분하면 ‘더블유’가 됩니다. 우측 항에는 적분 기호를 붙이면 됩니다.

 

‘더블유는 인티그레이션 에프 닷 디 알’

 

[일은 힘 곱하기 거리의 변화량이다]

 

같은 내용을 서로 다르게 기술할 수 있습니다. 영어에도 능동태와 수동태가 있듯이, 물리학에서도 같은 내용에 대해서 미분형과 적분형이 있습니다.

 

이제 일에 대해서는 다 했습니다. 참고로 말하자면 일과 에너지는 같은 것입니다. 물리적으로!

 

그럼 일률에 대해서 알아보겠습니다.

 

일률을 물리학에서는 P로 씁니다. 영어의 power의 약자입니다. 이상하게도 파워는 힘이라고 알고 있는데, 물리학에서는 일률이라고 합니다. 아무 문제 없습니다. 일률은 단위 시간당 하는 일을 가리키고, 여기에서 단위 시간이란 1초를 말합니다. 나누기의 본질에 대해서 잘 모르는 경우가 있는데, 여기서 짚고 넘어가겠습니다.

 

예를 들어서 사과가 56개가 있고, 바구니가 7개가 있습니다. 사과를 바구니로 나누어 볼까요?

 

한 바구니 당, 똑같은 개수의 사과 8개를 담을 수 있습니다. 다음 식을 볼까요?

 

나누기를 하였더니, 분모가 1이 되었습니다. 즉 단위가 된 것입니다. 바구니 7개를 가지고 나누기를 하였더니, 바구니 1개로 되었습니다. 즉 바구니가 단위가 된 것입니다. 바구니의 단위는 바구니 1개를 가리킵니다. 그러므로 시간으로 나누면, 시간이 단위가 되고, 단위 시간은 1이 됩니다. 우리는 시간을 초로 세므로 단위 시간은 1초가 되겠습니다. 나누기의 본질은 바로 이것입니다. 분모를 1로 만드는 것입니다.

 

그러면 일률이란? 일률이란 1 초에 행해진 일의 양입니다. 정의를 볼까요?

 

[일률은 일 나누기 시간이다]

 

이제 일률의 식을 조금 바꾸어 보겠습니다.

 

‘디 알 오버 디 티’는 거리를 시간으로 나눈 것이므로, 속도가 되지요. 번역하면,

 

[일률은 일 나누기 시간이고, 힘 곱하기 속도이다]

 

물리학 중 고전 역학의 기초에 대하여 거의 한 것 같습니다. 잠시 웃어도 되겠습니다.

 

오늘은 매양이가 없어도 되지 않을까요?

 

<외부 기고 콘텐츠는 이웃집과학자 공식 입장과 다를 수 있습니다>

 

윤금현 작가(yoonkh86@naver.com)

연세대학교 대학원 물리학과 졸업

원문 출처 : https://brunch.co.kr/@yoonkh86/160