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: $$p_{\text{initial}} = p_{\text{final}}$$

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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: $$\mathcal{E} = -\frac{d\Phi_B}{dt}$$

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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.

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