일 (물리) 편집하기

'''일'''(Work)은 [[물리학]]에서 물체에 힘을 가했을 때 힘과 힘이 가해진 방향으로 움직인 거리를 곱한 물리량을 뜻한다. 일의 단위는 [[줄]]이다. 한편, 일-에너지 따라 작용을 통해 힘에 의해 변환된 에너지의 총합으로 표현할 수 도 있다.

== 개요 ==
일은 [[스칼라]] 양이고 [[양]]의 일 또는 [[음]]의 일이 가능하다. 힘의 방향과 물체의 운동 방향이 같을 때 양의 일을 하고 반대일 때는 음의 일을 한다. 힘이 가해졌다 하더라도 일은 0이 될 수도 있다. 예를 들면 [[등속 원운동]]에서 구심력이 하는 일은 언제나 0이다. 등속원운동에서는 구심력이 주어지는 방향과 물체가 움직이는 방향이 언제나 직각이기 때문이다.(즉, 가해진 힘에 대해 물체의 이동거리가 0이기 때문이다.) 이것은 다시 에너지의 변화로도 설명될 수 있다. 등속원운동에서는 구심력에 의한 물체의 에너지 변화가 없기 때문에 일은 0이다. 또한 단순히 일의 공식 '''''W = F ∙ d = Fd cos θ '''''에서 '''θ = π/2''' 이기 때문에  '''''cos θ = 0''''' 이 되어 '''''W=0''''' 이 성립하기도 한다.

== 정의 ==
=== 힘과 거리의 곱 ===
일은 일반적으로 힘이 가해진 방향으로 움직인 물체의 거리로 정의된다. 이렇게 정의할 때 일은 단순히 다음의 식으로 나타낼 수 있다.

'''''W = F ∙ d = Fd cos θ '''''  W: 일, F: 힘, d: 거리  또는 '''''W = F ∙ s''''' W: 일, F: 힘, s: 힘의 방향으로 이동한 거리로도 나타낼 수 있다.

이 때, 힘은 방향성을 갖는 벡터 양이기 때문에, 위에서 설명한 식은 엄밀하게는 힘과 변위(變位, 위치의 변화) 벡터의 스칼라 곱의 선적분으로 정의되어야 한다. 엄밀하게 정의된 일은 다음의 식으로 나타낼 수 있다.
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물체에 작용하는 힘이 보존력(conservative force)이면 물체에 해준 일은 처음 위치와 나중 위치에 의해서만 결정되고, 경로에 관계없다.

물체에 작용하는 알짜힘이 그 물체에 해준 일은 물체의 운동에너지 변화와 같다. 이를 일·운동에너지 정리 또는 일·에너지 정리라고 하며, 물체에 작용하는 힘에 대한 구체적인 정보가 없어도, 그 힘이 해준 일을 알아내는 데 아주 유용하다.

=== 힘에 의해 변화된 에너지의 총합 ===
일-에너지 이론에 의하면 일은 작용을 통해 힘에 의해 변환된 에너지의 총합으로 정의할 수 있다. 이렇게 정의할 때 일은 다음의 식으로 나타낼 수 있다.
[[파일:일에너지론 정의.png|썸네일|800픽셀|가운데|]]

== 단위 ==
일의 SI 유도 단위는 1 뉴턴의 힘이 1 미터의 거리를 이동하게 하는 일로 정의한, 줄(J)이다.

'''J = N ∙ m'''

J: 줄, N: 뉴턴, m: 미터

== 일의 원리 ==
어떠한 도구를 사용하더라도 결국 물체에 한 일의 크기는 같다.

또, 도르래 등을 사용해 힘을 적게 쓰도록 할 수는 있지만, 힘이 가해진 거리가 늘어나야 하기 때문에 한 일의 양, 즉 소모한 에너지를 보았을 때에는 이득은 없다.

== 참고자료 ==
* 〈[https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9D%BC_(%EB%AC%BC%EB%A6%AC%ED%95%99) 일 (물리학)]〉, 《위키백과》
* 〈[https://terms.naver.com/entry.naver?docId=3537189&cid=60217&categoryId=60217 일]〉, 《물리학백과》

== 같이 보기 ==
* [[줄]]
* [[줄의 법칙]]
* [[스칼라]]
* [[일률]]

{{에너지|검토 필요}}