물체의 운동을 설명하려면 먼저 물체의 위치, 즉 특정 시점에서 물체가 어디에 있는지를 설명할 수 있어야 한다. 더욱 정확하게는 편리한 기준을 정하고, 그 위치를 지정해야 한다. 지구를 기준으로 사용하는 경우가 많으며, 우리는 종종 그 기준에서 정지된 물체와 관련된 물체의 위치를 설명한다. 예를 들어 로켓 발사는 지구 전체에 대한 로켓의 위치로 설명할 수 있고, 교수의 위치는 다음 그림과 같이 근처에 있는 화이트보드에 대한 교수의 위치로 설명할 수 있다.한 교수가 강의를 하면서 좌우로 걸음을 옮긴다. 지구를 기준으로 교수의 위치는 $x$로 표시한다. 지구를 기준으로 교수의 +2.0m 변위는 오른쪽을 가리키는 화살표로 표시된다. 다른 경우에는 고정되어 있지 않고 지구를 기준으로 움직이는 기준을 사용한다. 예..

측정의 정확도와 정밀도에서 중요한 요소는 측정 도구의 정밀도와 관련이 있다. 일반적으로 정밀한 측정 도구란 아주 작은 단위로 값을 측정할 수 있는 도구를 말한다. 예를 들어 표준 자의 경우 밀리미터 단위로 길이를 측정할 수 있지만 캘리퍼스는 0.01밀리미터 단위로 길이를 측정할 수 있다. 캘리퍼스는 아주 작은 길이를 측정할 수 있어서 더 정밀한 측정 도구이다. 측정 도구가 더 정밀할수록 더 정밀하고 정확한 측정이 가능하다. 측정값을 표현할 때 측정 도구로 측정한 숫자만큼만 기록할 수 있다. 예를 들어 표준 자를 사용하여 막대기의 길이를 측정하는 경우 36.7cm로 측정할 수 있다. 측정 도구가 100분의 1센티미터를 측정할 만큼 정밀하지 않기 때문에 이 값을 36.71cm로 표현할 수 없다. 측정값의 마..

측정 시스템의 정확도 및 정밀도는 측정에서 불확도(Uncertainty)와 관련 있다. 불확도는 측정값이 표준값 또는 예상값에서 얼마나 벗어나는지를 나타내는 정량적 척도이다. 측정값이 별로 정확하지 않거나 정밀하지 않으면 값의 불확도가 매우 높아진다. 일반적인 용어로 불확도는 측정값에 대한 면책 조항으로 생각할 수 있다. 예를 들어 누군가 자동차의 주행 거리를 알려달라고 요청하면 500마일을 더하거나 뺀 45,000마일이라고 말할 수 있다. 플러스 또는 마이너스 금액은 값의 불확도를 나타낸다. 즉, 자동차의 실제 주행 거리가 44,500마일 정도로 낮거나 45,500마일 정도로 높거나 그 중간일 수 있음을 나타내는 것이다. 모든 측정값에는 어느 정도의 불확도가 포함되어 있다. 종이의 길이를 측정하는 예에..

물리학에서 연구하는 대상과 현상의 범위는 엄청나게 넓다. 믿을 수 없을 정도로 짧은 핵의 수명부터 지구의 나이, 아주 작은 크기의 소립자부터 알려진 우주의 가장자리까지의 광대한 거리, 점프하는 벼룩이 가하는 힘부터 지구와 태양 사이의 힘까지, 아무리 경험이 많은 과학자라도 상상력에 도전할 만한 10의 요소들이 존재한다. 물리량에 대한 수치와 물리 원리에 대한 방정식을 제시하면 정성적 설명만으로도 자연을 훨씬 더 깊이 이해할 수 있다. 이러한 방대한 범위를 이해하려면 이를 표현할 수 있는 단위도 있어야 한다. 그리고 미터, 킬로그램, 초에 대한 평범한 논의에서도 물리량은 대부분 길이, 질량, 시간, 전류라는 네 가지 기본 물리량의 조합으로 표현될 수 있다는 자연의 심오한 단순성을 발견하게 될 것이다. 측정..

물리학이 항상 별개의 독립된 학문이었던 것은 아니다. 물리학은 오늘날까지도 다른 과학과 연결되어 있다. 물리학이라는 단어는 '자연'을 뜻하는 그리스어에서 유래했다. 자연에 관한 연구는 ‘자연철학’이라고 불리게 되었다. 고대부터 르네상스 시대까지 자연철학은 천문학, 생물학, 화학, 물리학, 수학, 의학 등 여러 분야를 포괄했다. 지난 몇 세기 동안 지식의 성장으로 자연철학은 점점 더 전문화되고 개별 분야로 분화되었으며, 물리학은 가장 기본적인 측면을 유지했다. 르네상스부터 19세기 말까지 발전한 물리학을 고전 물리학이라고 부른다. 20세기 초부터 시작된 혁명적인 발견으로 현대 물리학으로 전환되었다.  고전 물리학은 우주에 대한 정확한 설명은 아니지만, 다음과 같은 조건에서는 훌륭한 근사치이다. 물질은 광속..

물리학을 사용하려고 과학자가 될 필요는 없다. 반대로, 물리학 지식은 비과학 직업뿐만 아니라 일상적인 상황에서도 유용하다. 전자레인지가 어떻게 작동하는지, 전자레인지에 금속을 넣으면 안 되는 이유, 또, 심박 조율기에 영향을 미칠 수 있는 이유를 이해하는 데 도움이 될 수 있다. 물리학을 통해 방사선의 위험을 이해하고, 이러한 위험을 더 쉽게 합리적으로 평가할 수 있다. 물리학은 또한 검은색 자동차의 라디에이터가 자동차 엔진의 열을 제거하는 데 도움이 되는 이유를 설명하고, 흰색 지붕이 집 내부를 시원하게 유지하는 데 도움이 되는 이유를 설명할 수 있다. 마찬가지로 자동차 점화 시스템의 작동과 우리 몸의 신경계를 통한 전기 신호 전달은 기본 물리학 측면에서 생각할 때 훨씬 더 쉽게 이해할 수 있다. 19..