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위치에너지 계산

질량과 높이로 중력 위치에너지(mgh)를 J·kJ·kcal·Wh로 계산

물체의 질량과 기준면에서의 높이로 중력 위치에너지를 계산합니다. 줄(J)뿐 아니라 kcal, Wh로도 바꿔 보여 주어 일상 에너지와 비교하기 쉽습니다.

값 입력

기준면 아래는 음수로 넣습니다.

계산 결과

위치에너지 (E=mgh)490.33 J
킬로줄0.49033 kJ
킬로칼로리 (1kcal=4,184J)0.11719 kcal
와트시 (1Wh=3,600J)0.1362 Wh
그 높이에서 떨어질 때 바닥 속도9.9 m/s (35.7 km/h)
바닥 속도는 공기저항을 무시한 값입니다.
참고용 추정치입니다. 실제 신고·납부 전에는 관계 기관이나 전문가에게 확인하세요.

1계산 방법

  • 위치에너지 E = m × g × h 입니다. m은 kg, h는 m, g는 표준 중력가속도 9.80665 m/s²를 씁니다.
  • 1kcal = 4,184J, 1Wh = 3,600J로 단위를 바꿉니다.
  • 그 높이에서 떨어뜨리면 위치에너지가 모두 운동에너지로 바뀐다고 보고 바닥 속도 √(2gh)를 함께 보여 줍니다.

2결과 읽는 법

  • 위치에너지는 기준면을 어디로 잡느냐에 따라 달라집니다. 두 높이의 차이를 넣으면 옮길 때 드는 에너지가 됩니다.
  • 바닥 속도는 공기저항이 없다고 가정한 값이라 실제 낙하 속도는 이보다 느립니다.

3알아두면 좋은 점

  • 10kg을 5m 올리는 데 드는 에너지는 약 490J로, 음식 열량으로는 0.12kcal 정도에 불과합니다. 사람 몸은 효율이 낮아 실제 소모 열량은 더 큽니다.
  • 양수 발전소는 물을 높은 곳에 올려 두는 방식으로 위치에너지를 저장합니다.
  • 달이나 화성의 중력가속도는 참고용 평균값입니다.

4자주 묻는 질문

g를 9.8로 해도 되나요?
교과서 문제는 9.8을 쓰는 경우가 많습니다. 이 계산기는 국제 표준값 9.80665를 써서 소수 셋째 자리쯤에서 차이가 날 수 있습니다.
운동에너지와는 어떻게 다른가요?
위치에너지는 높이 때문에, 운동에너지는 속도 때문에 가진 에너지입니다. 떨어지는 동안 위치에너지가 운동에너지로 바뀝니다.

5이런 경우가 있었습니다

높이를 생각하지 못한 경우

물류창고에서 일하는 봉서윤 씨는 선반 맨 위 칸에 무거운 상자를 올려 두는 것을 대수롭지 않게 여겼습니다. 높이가 두 배면 떨어질 때 에너지도 두 배라는 것을 몰랐고, 상자가 떨어지며 아래 제품까지 파손됐습니다.

에너지로 비교해 본 경우

같은 창고의 여정민 씨는 무거운 물건일수록 아래 칸에 두도록 적재 기준을 바꾸자고 제안하면서, 칸 높이별 위치에너지를 계산해 보여 줬습니다. 숫자로 비교하니 팀원들이 바로 수긍했고 낙하 파손 건수가 줄었습니다.

무거운 물건을 높은 곳에 둘 때, 떨어지면 어떤 일이 생길지 생각해 보나요?

위 두 이야기는 이해를 돕기 위해 가상으로 구성한 사례입니다. 실제 인물이나 사건과 무관합니다.

근거 · 역학적 에너지(고등학교 물리학Ⅰ 교육과정), 표준 중력가속도 9.80665 m/s²(국제도량형총회 1901), 1 cal = 4.184 J(열화학 칼로리)

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