서강대학교 일반물리 I

PHY1001-13 · 2026년 1학기

강의 정보

담당	최영우
시간	수, 금 15:00-16:15
장소	K304
면담	월,화,목 10:00-12:00 (이메일 예약)
이메일	ywchoi02@sogang.ac.kr
홈페이지	yw-choi.github.io

교재 & 평가

교재

Principles of Physics, 12/E

Resnick, Halliday, Walker

평가

50%

중간고사

50%

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강의 자료

소개

강의자료

1장 측정

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2장 직선 운동

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3장 벡터

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4장 2차원·3차원 운동

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5장 힘과 운동 I

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6장 힘과 운동 II

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7장 운동에너지와 일

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8장 퍼텐셜에너지와 보존

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9장 질량중심과 선운동량

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10장 회전

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11장 구름·돌림힘·각운동량

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12장 평형과 탄성

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13장 중력

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14장 유체

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15장 진동

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16장 파동 I

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17장 파동 II

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18장 온도, 열, 열역학 제1법칙

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19장 기체 분자 운동론

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20장 엔트로피와 열역학 제2법칙

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AI 코딩

강의자료

시뮬레이션

1장 · 측정

스케일 탐험기

길이( $10^{-18}$ ~ $10^{27}$ m), 시간( $10^{-24}$ ~ $10^{17}$ s), 질량( $10^{-30}$ ~ $10^{53}$ kg)의 다양한 스케일을 탐험하며 SI 접두어와 대표 물체를 확인합니다.

2장 · 직선 운동

등가속도 직선 운동

초기 위치( $x_0$ ), 초기 속도( $v_0$ ), 가속도( $a$ )를 조절하며 $x(t)$ , $v(t)$ , $a(t)$ 그래프를 실시간으로 관찰합니다. 등가속도 공식 $x = x_0 + v_0 t + \tfrac{1}{2}at^2$ 를 시각적으로 확인합니다.

자유 낙하

초기 높이( $y_0$ )와 초기 속도( $v_0$ )를 조절하며 자유 낙하 운동을 관찰합니다. 최고점에서 $v=0$ , 지면 충돌 속도, $y(t)$ 와 $v(t)$ 그래프를 확인합니다.

3장 · 벡터

벡터 덧셈과 성분 분해

두 벡터 $\vec{a}$ , $\vec{b}$ 의 덧셈을 머리-꼬리(head-to-tail) 방법과 성분 분해( $s_x = a_x + b_x$ , $s_y = a_y + b_y$ )로 시각화합니다.

내적과 외적 시각화

내적( $\vec{a}\cdot\vec{b} = ab\cos\phi$ )의 정사영 의미와 외적( $|\vec{a}\times\vec{b}| = ab\sin\phi$ )의 평행사변형 넓이를 시각적으로 이해합니다.

4장 · 2차원·3차원 운동

포물체 운동

수평·수직 운동의 독립성과 포물선 궤적을 시각화합니다. 속도 벡터 분해( $v_x$ 일정, $v_y$ 변화)와 수평 도달 거리 $R = v_0^2\sin 2\theta_0/g$ 를 확인합니다.

등속 원운동

등속 원운동에서 구심 가속도 $a = v^2/r$ 이 항상 중심을 향하고 속도 벡터에 수직( $\vec{v} \perp \vec{a}$ )임을 시각적으로 확인합니다.

2차원 상대 운동

강을 건너는 보트 시나리오로 상대 속도( $\vec{v}_{PG} = \vec{v}_{PR} + \vec{v}_{RG}$ )를 이해합니다. 강물 기준과 지면 기준의 궤적을 비교합니다.

5장 · 힘과 운동 I

뉴턴의 제2법칙

알짜힘 $F$ 와 질량 $m$ 을 조절하여 $\vec{F}_{\text{net}} = m\vec{a}$ 를 확인합니다. 힘의 방향(양/음)에 따른 가속도 변화를 실시간으로 관찰합니다.

앳우드 기계

두 질량 $m_1$ , $m_2$ 를 조절하여 앳우드 기계의 가속도 $a = (m_1 - m_2)g/(m_1 + m_2)$ 와 장력 $T = 2m_1 m_2 g/(m_1 + m_2)$ 를 실시간으로 확인합니다.

6장 · 힘과 운동 II

빗면 위의 마찰력

빗면 각도와 마찰 계수를 조절하며 정지 마찰과 운동 마찰의 차이를 확인합니다. 임계각( $\theta_c = \tan^{-1}\mu_s$ ) 이상에서 물체가 미끄러지기 시작하며, 가속도 $a = g(\sin\theta - \mu_k\cos\theta)$ 를 실시간으로 검증합니다.

등속 원운동과 구심력

등속 원운동에서 속도 벡터(접선)와 구심 가속도(중심 방향)를 시각화합니다. 구심력 $F = mv^2/R$ 과 주기 $T = 2\pi R/v$ 를 실시간으로 확인할 수 있습니다.

7장 · 운동에너지와 일

일과 운동에너지

일정한 힘에 의한 일( $W = Fd\cos\varphi$ )과 운동에너지 변화( $\Delta K$ )를 실시간으로 비교하여 일-운동에너지 정리( $\Delta K = W$ )를 검증합니다.

용수철 힘이 하는 일

훅 법칙( $F = -kx$ )과 용수철이 한 일( $W_s = \tfrac{1}{2}kx_i^2 - \tfrac{1}{2}kx_f^2$ )을 시각화. $F(x)$ 그래프의 면적으로 일을 확인하고, 일-에너지 정리를 수치적으로 검증합니다.

8장 · 퍼텐셜에너지와 보존

역학적 에너지 보존

빗면을 내려오는 물체의 운동에너지( $K$ )와 퍼텐셜에너지( $U$ )의 실시간 변환을 관찰합니다. 마찰을 켜면 $\Delta E_{\text{mec}} = -f_k d$ 를 확인할 수 있습니다.

퍼텐셜에너지 곡선 탐색기

$U(x)$ 곡선 위에서 $E_{\text{mec}}$ 수준을 조절하여 반환점, 안정/불안정 평형점을 탐색합니다. $F(x) = -dU/dx$ 관계를 시각적으로 확인합니다.

진자의 에너지 변환

진자의 운동에너지( $K$ )와 퍼텐셜에너지( $U$ )가 실시간으로 변환되는 과정을 관찰합니다. 최저점에서 $v_{\max} = \sqrt{2gh}$ , 최고점에서 $K = 0$ 을 확인합니다.

9장 · 질량중심과 선운동량

1차원 충돌

탄성·비탄성·완전 비탄성 충돌을 시뮬레이션합니다. 운동량 보존( $\vec{p}_i = \vec{p}_f$ )과 운동에너지 변화( $\Delta K$ )를 바 차트로 실시간 확인합니다.

2차원 탄성 충돌

충돌 변수(impact parameter)를 조절하여 2차원 탄성 충돌의 산란 각도를 관찰합니다. 같은 질량일 때 $\theta_1 + \theta_2 = 90°$ 를 확인합니다.

10장 · 회전

회전 운동학

등각가속도 회전 운동을 시각화합니다. 회전하는 원판 위의 점 P에서 $v = \omega r$ , $a_r = \omega^2 r$ 등 선형-각 관계를 실시간으로 확인하고, $\theta(t)$ 와 $\omega(t)$ 그래프를 관찰합니다.

관성모멘트와 토크

다양한 형태(고리, 원판, 구, 막대)의 관성모멘트 $I$ 를 비교하고, 토크 $\tau$ 에 의한 각가속도 $\alpha = \tau/I$ 를 확인합니다. 회전 운동에너지 $K = \tfrac{1}{2}I\omega^2$ 와 토크가 한 일 $W = \tau\theta$ 의 일치를 검증합니다.

11장 · 구름·돌림힘·각운동량

구름 운동 경주

링( $I = MR^2$ ), 원판( $I = \tfrac{1}{2}MR^2$ ), 구( $I = \tfrac{2}{5}MR^2$ )가 빗면을 굴러 내려오는 경주. 관성 모멘트에 따른 가속도 차이( $a_{com} = g\sin\theta/(1+c)$ )와 에너지 분배를 실시간으로 비교합니다.

각운동량 보존

회전 원판 위에서 추의 거리를 조절하여 각운동량 보존( $I_i\omega_i = I_f\omega_f$ )을 검증합니다. 관성 모멘트가 줄면 각속도가 증가하는 피겨 스케이팅 원리를 체험합니다.

12장 · 평형과 탄성

사다리 평형

마찰 없는 벽에 기댄 사다리의 정적 평형을 시각화합니다. 각도, 질량, 마찰계수를 조절하며 $\sum\vec{F}=0$ , $\sum\vec{\tau}=0$ 조건과 미끄러짐 한계를 확인합니다.

응력-변형률 곡선

다양한 재료(강철, 알루미늄, 구리, 고무 등)의 응력-변형률 곡선을 탐색하고, 가상 인장 시험으로 탄성 영역, 소성 변형, 파단 과정을 관찰합니다. $\sigma = E\varepsilon$ .

13장 · 중력

중력장 시각화

두 질량에 의한 중력장 $\vec{g} = -\sum GM_i/r_i^2 \hat{r}_i$ 를 벡터와 등퍼텐셜선으로 시각화합니다. 질량과 거리를 조절하여 중첩 원리와 $\vec{g} \perp$ 등퍼텐셜선 관계를 확인합니다.

중력 궤도 시뮬레이션

만유인력 $F = GMm/r^2$ 에 의한 궤도 운동을 시뮬레이션합니다. 초기 속력과 방향을 조절하여 원궤도, 타원궤도, 탈출 궤도를 만들고, 케플러 법칙과 에너지 보존을 확인합니다.

궤도 역학

원궤도 속력 $v_c = \sqrt{GM/r}$ 과 탈출 속력 $v_{\text{esc}} = \sqrt{2GM/r}$ 을 비교하며 궤도 요소(반장축 $a$ , 이심률 $e$ , 주기 $T$ )를 실시간으로 관찰합니다. 케플러 제3법칙 $T^2 = 4\pi^2 a^3/(GM)$ 과 에너지 $E = -GMm/(2a)$ 를 검증합니다.

14장 · 유체

아르키메데스의 원리

물체와 유체의 밀도를 조절하여 아르키메데스의 원리 $F_b = \rho_f V_{\text{sub}} g$ 를 검증합니다. 뜨는 경우 잠긴 비율 $V_{\text{sub}}/V = \rho_{\text{obj}}/\rho_f$ 를 확인하고, 중력과 부력의 크기를 바 차트로 비교합니다.

베르누이 방정식 (입자 흐름)

입자 흐름 애니메이션으로 베르누이 방정식 $p + \tfrac{1}{2}\rho v^2 + \rho g y = \text{const}$ 를 시각화합니다. 단면적, 높이차, 유속을 조절하며 연속 방정식 $A_1 v_1 = A_2 v_2$ 와 압력 변화를 관찰합니다.

베르누이 방정식

단면적과 높이가 변하는 관에서 이상 유체의 흐름을 시각화합니다. 연속 방정식 $A_1 v_1 = A_2 v_2$ 와 베르누이 방정식 $p + \tfrac{1}{2}\rho v^2 + \rho g y = \text{const}$ 를 실시간으로 검증합니다.

15장 · 진동

단순조화운동

용수철-질량 계( $\omega = \sqrt{k/m}$ )와 단진자( $\omega = \sqrt{g/L}$ )의 SHM을 시뮬레이션합니다. $x(t)$ 그래프, 에너지 바 차트, 위상 공간(v vs x)을 실시간으로 관찰하고 감쇠 모드도 확인할 수 있습니다.

감쇠 진동

감쇠 계수( $b$ )를 조절하여 부족감쇠, 임계감쇠, 과감쇠 세 영역을 비교합니다. 지수 감쇠 포락선 $x_m e^{-bt/(2m)}$ 과 비감쇠 참조 곡선을 함께 표시합니다.

16장 · 파동 I

파동 전파

줄 위의 횡파 $y(x,t) = y_m\sin(kx - \omega t)$ 를 시각화합니다. 단일파, 중첩(간섭), 정상파 모드를 지원하며, 파동 속력 $v = \lambda f$ , 간섭 조건, 공명 진동수 $f_n = nv/2L$ 을 실시간으로 확인합니다.

정상파와 공명

양 끝이 고정된 줄의 정상파를 시각화합니다. 배음 번호( $n$ )를 선택하여 마디와 배, 공명 진동수 $f_n = nv/(2L)$ 을 확인하고, 두 진행파의 중첩 과정을 관찰합니다.

17장 · 파동 II

음파 시뮬레이션

관의 정상파(열린관/닫힌관), 맥놀이( $f_{\text{beat}} = |f_1 - f_2|$ ), 도플러 효과를 시각화합니다. 배음 번호, 진동수, 음원 속도를 조절하며 음파의 핵심 현상을 체험합니다.

도플러 효과

이동하는 음원이 방출하는 원형 파면의 압축/팽창을 시각화합니다. 음원 속력이 음속을 초과하면 마하 원뿔과 충격파를 관찰할 수 있습니다. $f' = f \cdot v/(v \pm v_s)$ .

맥놀이와 간섭

진동수가 약간 다른 두 파동의 중첩으로 맥놀이 현상을 시각화합니다. 맥놀이 진동수 $f_{\text{beat}} = |f_1 - f_2|$ 와 포락선을 실시간으로 관찰합니다.

18장 · 온도, 열, 열역학 제1법칙

열역학 과정

등압, 등적, 등온, 단열 과정을 p-V 다이어그램에서 시각화합니다. 기체가 한 일( $W = \int p\,dV$ )과 열( $Q$ ), 내부 에너지 변화( $\Delta E_{\text{int}}$ )를 실시간으로 확인하고 열역학 제1법칙 $\Delta E_{\text{int}} = Q - W$ 를 검증합니다.

PV 다이어그램

등압, 등적, 등온, 단열 과정을 PV 다이어그램에서 애니메이션으로 시각화합니다. 곡선 아래 면적으로 기체가 한 일 $W = \int P\,dV$ 를 확인하고, 열역학 제1법칙 $\Delta E_{\text{int}} = Q - W$ 를 검증합니다.

19장 · 기체 분자 운동론

이상기체 분자 운동

2D 기체 시뮬레이션으로 분자의 벽 충돌에 의한 압력, Maxwell-Boltzmann 속력 분포, 이상기체 법칙 $pV = NkT$ , 평균 운동에너지 $K_{\text{avg}} = \tfrac{3}{2}kT$ 를 실시간으로 확인합니다.

분자 운동과 Maxwell 분포

이상기체 분자의 운동을 시뮬레이션하여 Maxwell 속력 분포를 확인합니다. 온도에 따른 $v_p$ , $v_{\text{avg}}$ , $v_{\text{rms}}$ 의 변화와 이론 곡선과의 비교를 실시간으로 관찰합니다.

20장 · 엔트로피와 열역학 제2법칙

카르노 기관

카르노 순환의 네 과정(등온팽창 → 단열팽창 → 등온압축 → 단열압축)을 $p$ - $V$ 다이어그램과 $T$ - $S$ 다이어그램에서 관찰합니다. 카르노 효율 $\varepsilon_C = 1 - T_L/T_H$ 를 실시간으로 확인합니다.

카르노 순환

카르노 순환의 네 과정을 PV 다이어그램에서 단계별로 애니메이션합니다. $T_H$ , $T_L$ 을 조절하며 카르노 효율 $\varepsilon_C = 1 - T_L/T_H$ , $Q_H$ , $|Q_L|$ , $W$ 를 확인합니다.

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일반물리 I·II 전 범위의 시뮬레이션입니다.

서강대학교 일반물리 I

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시뮬레이션

1장 · 측정

스케일 탐험기

2장 · 직선 운동

등가속도 직선 운동

자유 낙하

3장 · 벡터

벡터 덧셈과 성분 분해

내적과 외적 시각화

4장 · 2차원·3차원 운동

포물체 운동

등속 원운동

2차원 상대 운동

5장 · 힘과 운동 I

뉴턴의 제2법칙

앳우드 기계

6장 · 힘과 운동 II

빗면 위의 마찰력

등속 원운동과 구심력

7장 · 운동에너지와 일

일과 운동에너지

용수철 힘이 하는 일

8장 · 퍼텐셜에너지와 보존

역학적 에너지 보존

퍼텐셜에너지 곡선 탐색기

진자의 에너지 변환

9장 · 질량중심과 선운동량

1차원 충돌

2차원 탄성 충돌

10장 · 회전

회전 운동학

관성모멘트와 토크

11장 · 구름·돌림힘·각운동량

구름 운동 경주

각운동량 보존

12장 · 평형과 탄성

사다리 평형

응력-변형률 곡선

13장 · 중력

중력장 시각화

중력 궤도 시뮬레이션

궤도 역학

14장 · 유체

아르키메데스의 원리

베르누이 방정식 (입자 흐름)

베르누이 방정식

15장 · 진동

단순조화운동

감쇠 진동

16장 · 파동 I

파동 전파

정상파와 공명

17장 · 파동 II

음파 시뮬레이션

도플러 효과

맥놀이와 간섭

18장 · 온도, 열, 열역학 제1법칙

열역학 과정

PV 다이어그램

19장 · 기체 분자 운동론

이상기체 분자 운동

분자 운동과 Maxwell 분포

20장 · 엔트로피와 열역학 제2법칙

카르노 기관

카르노 순환

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역학 I

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