물리학 II: 포물선·원운동·전기장·현대 물리
물리학 II는 포물선 운동과 원운동, 단진동, 전기장·전위·축전기, 전자기 유도와 교류, 파동의 간섭, 광전 효과·물질파·핵반응을 다룬다. 개념 간 연결과 식의 조건을 묻는 문제가 많다.
포물선 운동과 원운동
수평 성분은 등속, 연직 성분은 등가속도다. 최고점까지 걸리는 시간은 v₀sinθ/g, 수평 도달 거리는 R = v₀²sin2θ/g다. 원운동의 구심 가속도는 a = v²/r이고 구심력은 합력의 일부다.
단진동
복원력 F = −kx, 주기 T = 2π√(m/k)다. 단진자는 T = 2π√(l/g)로 용수철 진자와 공식이 다르다. 변위가 최대일 때 속도는 0, 가속도는 최대다.
전기장·전위·축전기
점전하의 전기장 E = kQ/r², 전위 V = kQ/r. 축전기 C = Q/V, 평행판 C = ε₀A/d, 저장 에너지 U = ½CV². 직렬 연결은 전하량이 같고 병렬 연결은 전압이 같다.
전자기 유도와 파동
패러데이 법칙 |ε| = N|ΔΦ/Δt|이고 방향은 렌츠 법칙으로 정한다. 이중 슬릿 간섭 무늬 간격은 Δx = λL/d다.
현대 물리
광전 효과의 최대 운동 에너지 Kmax = hf − W다. 물질파 λ = h/p, 핵반응의 질량 결손은 E = Δmc²로 환산한다.
예제
20 m/s, 45°로 발사한 물체의 수평 도달 거리는 R = v₀²sin2θ/g = 400×1/10 = 40 m다. 최고점 높이는 (v₀sinθ)²/(2g) = (10√2)²/20 = 200/20 = 10 m다. 최고점에서 연직 속도는 0이지만 가속도는 여전히 g다.
함정
포물선 운동에서 수평 속도가 변한다고 착각하는 것, 구심력을 '새로 생긴 힘'으로 더하는 것, 축전기 직렬에서 전압이 같다고 보는 것, 유도 전류 방향에서 렌츠 법칙을 무시하는 것, 광전 효과에서 빛의 세기와 진동수를 혼동하는 것이 대표적 감점 요인이다.