물리학Ⅰ — 핵심 공식 모음

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Ⅰ. 운동 · 힘

등가속도 직선 운동 3공식

v = v₀ + at

s = v₀t + ½at²

2as = v² − v₀²

시간 t가 안 주어졌을 때는 세 번째 식(2as=v²−v₀²)이 지름길이다.

💡 v-t 그래프: 기울기=가속도, 넓이=변위.

⚠️ 가속도·속도의 부호(방향)를 좌표축으로 먼저 정하고 대입.

뉴턴 운동 법칙

알짜힘 F = ma

연결된 물체는 전체를 한 덩어리로 보고 a를 구한 뒤, 각 물체에 다시 F=ma를 적용한다.

💡 작용·반작용은 서로 다른 두 물체에 작용 → 합력에서 상쇄되지 않는다.

Ⅱ. 운동량 · 에너지

운동량과 충격량

운동량 p = mv

충격량 I = FΔt = Δp = mv − mv₀

충돌·분열에서 외력이 없으면 운동량 보존: m₁v₁ + m₂v₂ = 일정.

💡 힘-시간 그래프의 넓이 = 충격량 = 운동량 변화량.

일과 역학적 에너지

일 W = Fs (힘 방향 성분)

운동 에너지 = ½mv² · 중력 퍼텐셜 에너지 = mgh

마찰이 없으면 역학적 에너지 보존: ½mv² + mgh = 일정.

⚠️ 마찰·공기 저항이 있으면 그만큼 열에너지로 빠져 역학적 에너지는 감소.

Ⅲ. 열 · 상대성

열역학 제1법칙

ΔU = Q − W (내부 에너지 변화 = 흡수한 열 − 외부에 한 일)

부피 일정 → W=0 → 흡수한 열이 모두 내부 에너지로. 열효율 = 한 일 ÷ 흡수한 열.

⚠️ 열효율 100% 열기관은 불가능(열역학 제2법칙).

특수 상대성

질량·에너지 동등성 E = mc²

광속 불변. 관찰자에 대해 운동하는 시계는 느리게 가고(시간 지연), 운동 방향 길이는 짧게 측정(길이 수축).

💡 "고유 시간·고유 길이"는 정지한 기준계에서의 값. 항상 "누가 보는가"를 적어라.

Ⅳ. 전기 · 자기

전류 · 저항 · 전력

옴 법칙 V = IR · 전력 P = VI = I²R

직렬 저항 R = R₁+R₂ (전류 같음) · 병렬 1/R = 1/R₁+1/R₂ (전압 같음).

전자기 유도

코일을 지나는 자기 선속이 변할 때 유도 기전력 발생(패러데이). 유도 전류는 변화를 방해하는 방향(렌츠).

💡 자석을 빠르게, 세게, 감은 수 많게 → 유도 기전력 커진다.

Ⅴ. 파동 · 빛

파동의 기본 관계

v = fλ (속력 = 진동수 × 파장)

매질이 바뀌어 굴절해도 진동수 f는 불변, 속력과 파장만 변한다.

굴절 · 전반사

굴절률 n = c ÷ v (매질에서의 빛의 속력 v)

밀한 매질 → 소한 매질로 갈 때 입사각 > 임계각이면 전반사(광섬유의 원리).

빛과 물질의 이중성

광전 효과: 문턱(한계) 진동수 이상의 빛만 광전자 방출 → 빛의 입자성.

물질파 파장 λ = h ÷ mv

→ 입자의 파동성(전자 회절·전자 현미경).