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매거진 물리학 공략집1

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계정을 잊어버리셨나요?

by 잼리 Nov 06. 2023

05_물리량의 단위

짚신도 짝이 있다

"잼리 키가 많이 컸구나?"

"네. 어제 엄마랑 키를 재봤는데 150이었어요."

"그럼 몸무게는 얼마야?"

"35kg이예요."

일상생활에서 많이 하는 대화입니다. 전혀 어색함이 없는 대화죠. 하지만 물리학적으로는 뭔가 어색한 대화입니다. 그래서 주변 사람들에게 괜히 '뭔가 좀 이상한데?'라고 하면 '또 시작했다', '적당히 해라' 라는 소리를 듣겠지만 그래도 어색한 건 어색한 겁니다.

키가 150? 몸무게가 35kg? 어색함의 이유는 바로 '단위' 때문입니다.

각 물리량에는 그에 맞는 '단위'가 있습니다. 키는 길이를 측정한 것이기 때문에 길이의 단위를 붙여주어야 합니다. 하지만 길이의 단위도 여러가지가 있기 때문에 맞는 단위를 골라 써야 하죠. 키가 150이다라고만 하면 150mm인지, 150cm인지, 150m인지 알 수가 없습니다. 물론, 키가 150m나 150mm가 될 수는 없으니 당연히 150cm이겠지만 누가 보더라도 명확하게 표현하려면 반드시 단위를 함께 붙여주어야 합니다. 무게는 물체에 작용하는 중력(힘)의 크기를 말합니다. 그래서 무게는 힘의 단위를 써야합니다. 'kg'은 질량의 단위입니다. 무게의 단위는 'kgf' , 'kg중', 'N'입니다. 따라서 정확한 단위를 써서 표현하면, 35kgf 또는 35kg중, 아니면 350N이 됩니다.

물리량을 기억할 때에는 물리량의 정의뿐만아니라 반드시 그 물리량에 맞는 단위를 함께 기억해야 합니다. 앞선 과학자들이 함께 논의하여 기본 물리량의 단위를 이미 정해두었습니다. 이를 SI(국제단위계_International System Units) 기본 단위라고 합니다. SI단위는 다음 7개의 기본 단위 및 2개의 보조 단위와 이 단위들로부터 유도되는 19개의 조합단위로 구성되어 있습니다. 여러분은 7개의 기본 단위만 일단 기억하는 것을 목표로 합시다.

[7개의 SI 기본 단위]

▶ 길이: [m] 미터

▶ 질량: [kg] 킬로그램

▶ 시간: [s] 초(쎄크, 쎄컨드)

▶ 전류: [A] 암페어

▶ 온도: [K] 켈빈

▶ 물질의 양: [mol] 몰

▶ 광도: [cd] 칸델라

나머지 물리량의 단위는 위의 기본단위를 이용하여 표현합니다. 대표적으로 속도의 단위는 속도의 정의에 따라 거리(길이)를 시간으로 나누어준 단위를 사용합니다. 따라서 속도의 단위는 [m/s] 가 됩니다. 이렇게 기본 단위들의 조합으로 이루어진 단위를 '유도 단위'라고 부릅니다. '유도 단위'를 외우고 있으면 해당하는 물리량을 어떻게 구하는지 눈치 챌 수 있습니다. 바로 그 물리량의 정의를 유추할 수 있는 것이죠. '운동량'이라는 물리량이 있습니다. 운동량의 단위는 [kg·m/s]입니다. 단위를 보니 질량 단위와 속도 단위의 곱으로 이루어져 있습니다. 이를 통해 운동량의 정의는 바로 '물체의 질량과 물체의 속도의 곱'이라는 것을 유추할 수 있습니다.

이제부터 기본적인 물리량을 소개할 것입니다.

새로운 물리량을 기억할 때에는 반드시 다음의 3가지를 기억하세요.

1. 벡터량인가? 스칼라량인가?

2. 방향과 크기를 어떤 방법으로 구하나? (물리량의 정의가 무엇인가?)

3. 물리량의 단위는?

이제부터 시작해볼까요? 준비됐나요?