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force field 에서 경로를따라 얻은 에너지를 생각하면 삼차원에서 경로의 마지막 점에서 변화할 다음 방향으로
에너지의 방향으로 생각 할 수 없나요?
물체의 이동을 생각할때 이동중인 방향을 에너지의 방향으로 정의 할 수 없나요?
에너지를 벡터로 나타낼 수 있나요?
- 에너지
- 벡터
각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
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답변
이응신님의 답변
2015-09-24- 4
~열과 전기는 장론으로 설명할 수 있는데 장이 있고 여기에 flow라는 개념이 들어와서 흐름이 있을 때, 즉, 이동을 설명할 때만 가능합니다. 열은 온도장이라는 스칼라장이 있고 여기에 벡터량이라고 하는 열이 이동을 하는 겁니다.
열은 스칼라가 아니고 열에너지가 이동하는 과정을 말하는 것으로 에너지와 근본적으로 다릅니다. 더 정확하게는 물질을 구성하는 원자나 분자들의 진동이 옆으로 전파되어 가는 것이 열의 이동으로 당연히 에너지가 아니고 에너지가 이동하는 것입니다.
흡사 운동에너지가 파동을 따라 이동할 때 에너지의 이동 정도를 파동의 세기로 나타나는 방법과 비슷합니다. 파동 자체를 에너지라고는 하지 않고 에너지가 이동하는 수단이라고 합니다. 에너지를 벡터량이라고 보고 싶은 생각은 이해를 할 수 있으나 정확한 물리량에 대한 이해를 하면 그렇지 않다는 사실을 발견할 수 있을겁니다. 에너지를 벡터라고 하면 기존의 물리학 법칙을 송두리채 흔드는 일인데 ... 물리학자들이 가만히 있을까요?
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답변
이응신님의 답변
2015-09-23- 3
에너지는 스칼라양이므로 방향이 없습니다. 다른 말로는 좌표변환에 무관한 양이라고 정의를 하고 있습니다. 벡터나 고차 텐서량이 좌표변환에 대하여 공변하는 양임을 보면 스칼라량과는 뚜렷한 차이가 있습니다. 에너지의 방향을 생각하는 원인으로는 무엇인가 한가지 양으로 나타내기에 부족함을 느끼기 때문입니다.
따라서 물리에서는 물체의 상태를 이해하려면 두 가지 물리량을 동시에 가져야만 된다고 말하고 있습니다. 하나의 양은 운동량이고 다른 하나의 양은 위치입니다. 어떤 물체의 상태를 정확히 이해하려면 두 개의 물리량을 동시에 알아야 가능합니다. 따라서 지금 고민하고 있는 에너지의 방향성도 에너지와 방향이라는 두 개의 양으로 나타내고 싶은 것입니다. (물체의 상태를 기술하기 위해서는 두 가지 양인 가속도와 속도, 또는 속도와 위치 등을 동시에 알아야 합니다)
에너지의 방향성을 알고 싶다는 말은 운동량과 위치를 동시에 알면 꼭 에너지가 없더라도 해결됩니다. 다른 말로는 운동량과 위치 두 양을 동시에 알면 정확한 물체의 운동상태를 기술할 수 있으므로 에너지의 도출이 필요없습니다. 당연히 에너지는 운동량에서 적분을 해서 알아낼 수 있으므로 운동량과 에너지는 완전히 다른 개념의 물리량입니다.
에너지로 물체의 상태를 더 정확히 기술하려면 에너지와 또 다른 물리량인 시간이라는 두 가지 물리량을 동시에 알아야 합니다. 따라서 자꾸 에너지 하나로만 물체의 상태를 이해하려니까 벡터와 스칼라량을 혼동하는 겁니다. -
답변
김강형님의 답변
2015-09-24- 3
위에서 다른 분이 잘 벡터와 스칼라 개념에 대해 설명해 주셨지만 에너지를 벡터로 나타내기 어렵다는 것으로 오해할 수도 있어서 추가로 설명합니다.
힘, 응력, 운동, 무게, 자장 등은 방향을 가지고 있으므로 당연히 벡터로 나타낼 수 있습니다.
그리고 이미 공학에서 적용하고 있구요.
열, 전기도 field를 가지고 포텐셜차가 있어서 국부적으로는 벡터를 적용하여 해석해야 하는 에너지라고 생각됩니다. 전달 등을 해석할 때 어려운 이유도 국부적인 엘리먼트들에 벡터를 적용해야하는데 그 방향이 다른 에너지들처럼 단순하지 않아 어렵긴 하죠.
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답변
윤상진님의 답변
2017-12-15- 1
에너지는 그냥 방향성이 없는 물리량입니다.
에너지는 축적이 가능하고, 소모도 가능합니다.
에너지를 가지고 있으면 물체를 특정한 베터만큼 이동시켜 일을 할 수 있습니다.
저도 에너지 정의에 대해 새롭게 배웠습니다. 감사합니다