메뉴로 건너 뛰기 내용으로 건너 뛰기
커뮤니티 COMMUNITY
제목 [Harry Kim] Gravitational Potential Energy 질문
AP Physics C Mechanics FRQ 1
작성자 mrr*** 등록일 2025-05-07 오후 12:11:16
Gravitational Potential Energy는 왜 기준점이 무한대인가요? 직관적으로 이해가 어려워서 질문드립니다. Graviational force가 GMm/r^2인건 알겠는데 어떻게 GPE는 -GMm/r이 되는지 이해가 잘 되지 않아서요. 적분으로 하면 이해가 되는데 머릿속에 잘 와닿지 않습니다...
2025-05-09 오전 10:02:17

potential energy 는 system 을 이루고 있는 element 들 끼리의 interaction 을 정량화한 것이라고 생각하면 됩니다. 

 

학생이 chemistry 를 배웠다면 ideal gas 라는 개념도 들어봤을텐데, ideal gas 의 가장 중요한 조건이 gas molecule 들

사이에 interaction 이 없다는 것이죠. 그러니 potential energy 라는 것은 없고, 각 molecule 들의 kinetic energy 만

다 합하면 그 system 의 total internal energy 가 됩니다. 

 

system 의 element 들 사이의 interaction 의 성격에 따라, 그 interaction 이 gravitational force 이면 gravitational 

potential energy 가 되는 것이고, 그 interaction 이 electric force 라면 electric potential energy 가 되는 것입니다. 

 

이러한 관점에서 보면, 두 물체가 아주 아주 멀리 떨어져 있으면 서로간에 gravitational force 가 거의 없다고

할 수 있겠고, 이 상황에서의 gravitational potential energy 가 zero 라고 하는 것이 일반적으로 합리적이겠습니다. 

 

그런데, 사실 potential energy 의 절대적인 value 는 의미가 없습니다. 아주 아주 먼 곳의 gravitational potential 

energy 를 100 J 이라고 정해놓고 싶으면 그래도 됩니다. 물리적으로 중요한 것은 potential enregy change 이지

potential energy 숫자 그 자체가 아닙니다. 어떤 system 의 한 configuration 을 다른 configuration 으로 바꾸고

싶을 때, 그 system 바깥에 있는 내가 그 system 에 해줘야하는 work, 이것이 potential energy change 이고, 내가 

그 system 의 force 에 거슬러서 work 을 해야하기 때문에 -F 을 거리에 대해 적분한 것이 potential energy

change 가 되고, 그것을 식으로 나타낸 것이 F = -dU/dr 입니다. 

Top