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개요
물리학(物理學, Physics)은 자연에서 일어나는 현상을 연구하고, 이를 수학적 원리로 설명하는 학문이다. 힘, 에너지, 물질, 시간, 공간 등을 연구하며, 고전역학부터 양자역학까지 다양한 분야로 확장된다.
역사
고대 그리스 철학자들이 자연을 탐구한 것이 물리학의 기원이다. 뉴턴(Isaac Newton)의 **고전역학(Classical Mechanics)**이 물리학의 기초를 확립했으며, 20세기에는 아인슈타인(Albert Einstein)의 **상대성이론(Relativity)**과 플랑크(Max Planck)의 **양자역학(Quantum Mechanics)**이 발전하면서 현대 물리학이 형성되었다.
물리학의 주요 분야
|| 분야 || 설명 || || 고전역학 || 뉴턴의 운동 법칙을 기반으로 한 역학 || || 전자기학 || 전기와 자기의 상호작용을 연구 || || 열역학 || 에너지, 온도, 엔트로피 등의 개념을 연구 || || 양자역학 || 미시세계에서의 입자와 파동의 성질 연구 || || 상대성이론 || 시공간과 중력의 관계를 연구 || || 입자물리학 || 기본 입자와 그 상호작용을 연구 || || 천체물리학 || 우주의 구조와 물리 법칙을 연구 ||
물리학의 기본 개념
힘과 운동
- **뉴턴의 운동 법칙**
* 제1법칙(관성의 법칙): 외부 힘이 작용하지 않으면 정지 또는 등속 운동을 유지함. * 제2법칙(가속도의 법칙): F = ma (힘 = 질량 × 가속도) * 제3법칙(작용-반작용 법칙): 모든 힘은 크기가 같고 방향이 반대인 힘과 함께 작용함.
에너지와 일
|| 개념 || 설명 || || 운동에너지 || 물체가 운동할 때 가지는 에너지 (E = ½mv²) || || 위치에너지 || 물체가 높이에 따라 가지는 에너지 (E = mgh) || || 일(W) || 힘이 물체를 이동시킬 때 전달된 에너지 (W = Fd) || || 열역학 제1법칙 || 에너지는 보존되며 형태만 변환됨 (ΔU = Q - W) ||
전자기학
- **쿨롱의 법칙**: 두 전하 사이의 힘은 거리의 제곱에 반비례하고 전하량에 비례.
- **전기장(E)**: 전하 주위에서 발생하는 힘의 장.
- **패러데이의 전자기 유도 법칙**: 자기장의 변화가 전류를 유도함.
응용
기술 및 산업
- **반도체**: 트랜지스터, 집적 회로(IC) 기술
- **레이저**: 광통신, 의료기기, 산업용 절단
- **양자컴퓨터**: 기존 컴퓨터보다 빠른 정보 처리 가능성
우주 연구
- **천체물리학**: 블랙홀, 빅뱅 이론 연구
- **우주 탐사**: 인공위성, 우주 망원경 기술
관련 문서
참고 자료
- [NASA 공식 웹사이트](https://www.nasa.gov)
- [CERN - 유럽 입자물리 연구소](https://home.cern/)