자주 사용하는 물리 물리학 공식 50가지 모음

물리학은 자연의 법칙을 수학적 공식으로 표현하여 물체와 에너지의 상호작용을 이해하는 학문입니다. 여러 현상을 설명하고 계산하는 데 자주 사용되는 공식들은 기초 물리학부터 고급 물리학까지 핵심 역할을 합니다. 아래에는 자주 사용하는 물리 공식 50가지를 정리하여 학습과 실무에서 유용하게 활용할 수 있도록 구성했습니다.

1. 역학 공식

• 속력: $$ v = \frac{d}{t} $$
• 가속도: $$ a = \frac{\Delta v}{t} $$
• 뉴턴의 운동 제1법칙 (관성 법칙): $$ F_{\text{net}} = 0 $$ (정지 또는 등속 운동)
• 뉴턴의 운동 제2법칙: $$ F = ma $$
• 뉴턴의 운동 제3법칙: $$ F_{1} = -F_{2} $$
• 운동 방정식 (등가속도 운동): $$ v = v_0 + at $$
• 변위 방정식: $$ s = v_0t + \frac{1}{2}at^2 $$
• 운동 에너지: $$ KE = \frac{1}{2}mv^2 $$
• 위치 에너지: $$ PE = mgh $$
• 일: $$ W = Fd \cos \theta $$
• 일-에너지 정리: $$ W_{\text{net}} = \Delta KE $$

2. 동력학과 충격량

• 동력: $$ P = \frac{W}{t} $$
• 충격량: $$ J = F \Delta t $$
• 운동량: $$ p = mv $$
• 운동량 보존 법칙: $$ p_{\text{initial}} = p_{\text{final}} $$

3. 회전 운동

• 각속도: $$ \omega = \frac{\Delta \theta}{t} $$
• 각가속도: $$ \alpha = \frac{\Delta \omega}{t} $$
• 회전 운동 방정식: $$ \tau = I \alpha $$
• 관성 모멘트 (I): $$ I = \sum m r^2 $$
• 회전 운동 에너지: $$ KE_{\text{rot}} = \frac{1}{2}I\omega^2 $$
• 각 운동량: $$ L = I \omega $$
• 각 운동량 보존 법칙: $$ L_{\text{initial}} = L_{\text{final}} $$

4. 열역학 공식

• 열량: $$ Q = mc\Delta T $$
• 열역학 제1법칙: $$ \Delta U = Q - W $$
• 열역학 제2법칙: $$ \Delta S \geq 0 $$
• 등적 과정의 일: $$ W = 0 $$
• 등압 과정의 일: $$ W = P \Delta V $$
• 등온 과정의 내부 에너지 변화: $$ \Delta U = 0 $$

5. 전기와 자기

• 쿨롱의 법칙: $$ F = k_e \frac{q_1q_2}{r^2} $$
• 전기장: $$ E = \frac{F}{q} $$
• 전위: $$ V = \frac{W}{q} $$
• 옴의 법칙: $$ V = IR $$
• 저항: $$ R = \rho \frac{l}{A} $$
• 전력: $$ P = IV $$
• 자기장: $$ B = \frac{\mu_0I}{2\pi r} $$ (긴 직선 도선)
• 로렌츠 힘: $$ F = qvB \sin \theta $$
• 패러데이 법칙: $$ \mathcal{E} = -\frac{d\Phi_B}{dt} $$

6. 파동과 광학

• 파동의 속도: $$ v = f\lambda $$
• 굴절의 법칙 (스넬 법칙): $$ n_1 \sin \theta_1 = n_2 \sin \theta_2 $$
• 반사율과 굴절율: $$ R + T = 1 $$ (R: 반사율, T: 굴절율)
• 렌즈 공식: $$ \frac{1}{f} = \frac{1}{d_o} + \frac{1}{d_i} $$
• 간섭 조건(최대): $$ \Delta x = m\lambda $$
• 회절 조건(최소): $$ a \sin \theta = m\lambda $$

7. 현대 물리학 공식

• 플랑크 에너지: $$ E = hf $$
• 광전 효과: $$ K_{\text{max}} = hf - \phi $$
• 아인슈타인의 질량-에너지 방정식: $$ E = mc^2 $$
• 드브로이 파장: $$ \lambda = \frac{h}{p} $$
• 보어의 원자 반지름: $$ r_n = n^2 \frac{h^2}{4\pi^2 m e^2} $$

결론

위에서 소개한 물리 공식들은 역학, 열역학, 전기와 자기, 파동, 현대 물리학 등 다양한 물리학 분야를 아우릅니다. 이러한 공식들은 기초 이론에서 복잡한 문제 해결까지 널리 활용되며, 물리학을 배우는 모든 이들에게 중요한 도구가 될 것입니다.