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과학

차원 분석

차원 분석과학
영문명
Dimensional analysis
길이 차원
L
질량 차원
M
시간 차원
T
차원 분석은 물리량을 길이, 질량, 시간 등의 기본적인 종류로 나타내어 식의 일관성과 양들 사이의 관계를 살피는 방법이다. 단위의 이름과 물리량의 차원은 구별한다.

단위와 차원의 차이

미터와 센티미터는 다른 단위지만 모두 길이 차원이다. 속도는 길이를 시간으로 나눈 차원 LT⁻¹을 갖는다. 같은 물리량을 다른 단위로 환산해도 차원은 바뀌지 않는다.

더할 수 있는 항

물리 방정식에서 서로 더하거나 같다고 놓는 항은 차원이 맞아야 한다. 길이와 시간을 그대로 더한 식은 길이 하나를 나타낼 수 없다. 계수에 단위가 숨어 있는 경우에는 그 계수의 차원까지 함께 확인한다.

운동 식의 확인

일정한 가속도 운동의 식에서 v₀t는 (LT⁻¹)T=L이고 at²는 (LT⁻²)T²=L이다. 두 항은 모두 길이 차원이므로 변위와 비교할 수 있다. 반면 at는 속도 차원이므로 같은 자리에 바로 더할 수 없다.

맞는 차원만으로 충분하지 않다

차원이 맞는다고 식의 계수나 부호까지 올바른 것은 아니다. at²와 at²/2는 차원이 같지만 같은 값은 아니다. 차원 분석은 모순을 찾고 가능한 형태를 좁히는 도구이며 모든 물리적 내용을 독자적으로 증명하지는 않는다.

관련 문서

단위 환산 / 국제단위계 / 미터 / 킬로그램 / 초 (시간) / 속력 / 가속도 / 물리학