물리:운동_마찰력이_한_일 [statphys]

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======개요======
셔우드가 제시한 다음 역설을 생각해보자. 사포처럼 거친 표면 위에 외력 $\vec{f}_e$를 가해 일정한 속도로 미끄러지게 하고 있다. 운동 마찰력 $\vec{f}_k$까지 고려하면, 속도가 일정하므로 물체에 가해진 알짜 힘은  $$\vec{f}_e + \vec{f}_k = 0$$
이다. 외력과 운동 마찰력의 크기가 일정하다고 가정하고 위 식을 변위에 대해 적분하면
$$W - f_k d = 0$$
이고, 여기에서 $W$는 운동 마찰력을 제외한 모든 힘이 한 일, 그러니까 지금 상황에서는 $W = f_{e}d$이다. 통상적으로 그러하듯이 $-f_k d$를 '운동 마찰력이 한 일'이라고 해석하면 위 식의 좌변 전체는 물체가 받은 알짜 일이고, 일-운동 에너지 정리에 의하면 운동 에너지 변화량도 실제 0이므로 이야기가 맞는 것처럼 보인다.
그런데, 사실 변위 $\vec{d}$만큼 운동이 이루어지고 나면 표면과 접촉한 물체 면의 온도는 살짝 올라간다. 만일 물체가 받은 알짜 일이 0이라면 이 내부 에너지 증가분은 어디에서 왔는가?

======참고문헌======
  * B. A. Sherwood and W. H. Bernard, //Work and heat transfer in the presence of sliding friction//, American Journal of Physics 52, 1001 (1984).
  * R. A. Serway and J. W. Jewett, //Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics//, 10th Edition (2019).
  * https://www.wired.com/story/even-physics-textbooks-tend-to-get-friction-slightly-wrong/