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운동과 중력의 상관관계는 어떻게 되나요?
안녕하세요. 김찬우 과학전문가입니다.지구상의 중력은 모두 연직 아래 방향으로 떨어지고, 질량 1kg당 9.8N이라는 중력의 크기를 갖고 있습니다. 이 힘의 원리로 지구상의 있는 물체는 크게1. 자유 낙하 운동2. 수평 방향으로 던진 물체의 운동3. 지구 주위를 도는 물체의 운동이렇게 3가지 모습의 운동을 하게 됩니다자유낙하운동은 물체가 공기 저항을 받지 않고 중력만을 받으면서 수직으로 낙하운동을 말합니다.. 일정한 크기의 중력이 작용하기 때문에 속력이 1초마다 중력 가속도 9.8m/s2 크기만큼 일정하게 증가합니다.자유낙하운동은 1초마다 중력 가속도 9.8m/s2 이기 때문에 물체가 지표면으로 자유낙하운동을 할 때 나오는 속력은 매초 9.8m/s 만큼 증가하면서 자유낙하 운동을 하게 됩니다.속력(m/s)=중력가속도(m/s2)x시간(S)※V=gt(V : 속력, g : 중력가속도, t : 시간)그 이유는 위의 공식과 그림과 같이 속력은 가속도에 시간을 곱한 값으로 비례관계를 갖기 때문에 초마다 속력의 크기는 커지고 그렇기 때문에 매초 자유낙하할 때마다 일정한 중력 가속도 크기만큼 속도가 증가하기 때문입니다.자유낙하하는 물체는 질량과 관계없이 매초 속력 9.8m/s 만큼 증가합니다.. 즉, 중력가속도는 물체의 질량과 상관없이 모두 같습니다.수평 방향으로 던진 물체의 운동은 지표면의 수평 방향으로 던진 물체가 중력에 의해 점점 아래로 떨어지는 운동을 말헙나더. 수평으로 날아가면서 점점 떨어지는 운동이기 때문에 물체는 곡선을 이루면서 지표면으로 떨어지게 됩니다.. 물론 이 운동도 자유낙하 운동과 마찬가지로 공기저항이 없다는 전제로 이루어진 운동을 말합니다. 수평방향의 운동은 물체가 운동을 시작한 후 수평 방향으로 작용하는 물체에 작용하는 힘은 없습니다. 따라서 수평으로는 속력이 일정한 운동 즉, 등속 직선 운동을 합니다. 등속 직선 운동은 물체의 모든 힘의 합이 0일 때 진행되는 운동을 말합니다. 추가로 받는 힘이 없기 때문에 등속 직선 운동은 계속 똑같은 속력을 유지합니다. 등속 직선 운동은 힘의 크기는 없지만 속력이 커짐에 따라 초당 이동하는 거리는 멀어지는 특징이 있습니다.연직방향의 운동은 물체가 운동을 시작한 후 연직 아래 방향으로 중력만 작용하게 됩니다. 그래서 연직 방향으로는 자유낙하운동을 하게 되어 속력이 시간에 비례해 증가합니다.지구 주위를 도는 물체의 운동은 수평방향으로 던진 물체의 운동에서 좀 더 확장된 생각에서 등장한 운동인데요 시작은 뉴턴의 사고 실험에서부터 시작하게 되었습니다. 대포를 수평방향으로 발사하면, 당연히 지구의 연직방향으로 떨어지겠지만, 수평방향으로 쏘는 속력을 점점 증가시켜 정말 빠른 속력으로 발사하게 되면 지구는 둥글기 때문에 어느 순간 대포알은 지면에 떨어지지 않고 계속 지구 주위를 돈다는 이론입니다.이 사고 실험과 같은 원리로 원운동을 하고 있는 게 2가지가 있는데, 바로 달과 인공위성입니다. 인공위성이나 달은 지구의 중력을 받지만 지구로 떨어지지 않고 지구 주위를 계속 원운동을 합니다.그럼 답변 읽어주셔서 감사드리며 도움이 되셨다면 추천과 좋아요 부탁드리겠습니다:)
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물리
23.09.19
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대기에 있는 산소들이 우주로 빠져나가지 않는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 김찬우 과학전문가입니다.말씀하신데로 중력 즉 공기를 잡아당기는 인력이 작용하기 때문입니다. 지구상의 많은 기체는 분자로 이루어져 있고 여기저기 흘러다닙니다. 또 서로 충돌하면서 운동을 하고 있는데 온도가 높을수록 공기의 평균이동속도는 빨라집니다. 지표에 있는 공기는 인력이 작용하고 있어 지구중심을 향해 끌어당겨지고 있습니다. 하지만 고도가 높아질수록 인력은 약해집니다. 하지만 공기가 우주로 빠져나가기 위해서는 엄청난 속도가 필요합니다. 초속 11.2km 이상이 되지 않으면 지구의 인력권 밖으로 빠져나갈수 없습니다. 그럼 답변 읽어주셔서 감사드리며 도움이 되셨다면 추천과 좋아요 부탁드리겠습니다:)
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지구과학·천문우주
23.09.19
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지구의 맨틀은 어떤 물질로 구성되었고 어떤 조건에서 움직이나요?
안녕하세요. 김찬우 과학전문가입니다.맨틀(영어: mantle)은 지구에서는 지각 바로 아래에 있으면서 외핵을 둘러싸고 있는 두꺼운 암석층입니다. 지구의 경우에는 지표면으로부터 깊이 30-2,900킬로미터의 범위에 분포하며, 지구 부피의 80%가량 차지합니다맨틀의 최상부는 온도가 낮아 딱딱하게 굳어있는데, 이 부분과 지각을 합쳐서 암석권이라고 부릅니다. 맨틀과 지각은 크게 화학적 조성의 차이에 의해 구분됩니다. 지각은 사실상 맨틀의 최초 용융물질이 굳은 것이라고 생각할 수 있습니다. 맨틀 암석은 감람석, 여러 종류의 휘석과 다른 고철질 광물로 되어있습니다. 페리도타이트, 더나이트, 에클로자이트 등으로 구분되는 맨틀 암석은 지각에 비하여 철과 마그네슘의 함량이 높고 규소와 알루미늄의 함량은 낮습니다. 맨틀의 온도는 최상부에서 섭씨 100도 정도이지만 핵과의 경계면에서는 4,000도에 육박한다. 이 정도 온도에서 암석은 용융상태입니다.멘틀도 이동을 합니다. 예를 들면 컨베이어 벨트가 움직이면 그 위에 놓인 물건도 같이 움직입니다. 대륙의 이동도 비슷합니다. 지각 아래엔 맨틀이 있습니다. 지각과 닿아 있는 맨틀의 아주 윗부분은 고체입니다. 지각과 이 맨틀의 최상부를 합해 암석권)이라고 부르는데, 이 부분이 바로 판을 이루는 부분입니다. 암석권 아래에 있는 맨틀의 윗부분은 점성과 유동성이 있는 액체 비슷한 상태이고(아주 더운 날씨의 아스팔트를 생각하면 됩니다.), 아의랫 부분은 높은 압력 때문에 고체입니다. 그리고 뜨거운 핵으로부터 직접 열을 받는 아랫 부분의 온도가 가장 높고, 위로 올라 올수록 온도가 낮아집니다. 아랫 부분의 온도가 윗 부분보다 높을 때 일어나는 현상은? 바로 대류 현상입니다. 맨틀의 아랫 부분은 위로 올라가고, 상대적으로 차가운 윗의 분은 아래로 내려갑니다. 내려온 차가운 부분은 핵으로부터의 열로 데워지면 다시 올라갑니다. 계속 같은 일이 반복 됩니다암석권은 몇 개의 판으로 되어 있으며 끈적끈적 유동성이 있는 맨틀 위에 떠 있습니다. 그런데 맨틀이 가만히 있지 않고 이동하므로 그 위에 떠 있는 판들도 이동하게 되는것 입니다.(수퍼의 컨베이어 벨트 위의 아이스크림을 생각하시면 됩니다)그럼 답변 읽어주셔서 감사드리며 도움이 되셨다면 추천과 좋아요 부탁드리겠습니다:)
학문 /
지구과학·천문우주
23.09.19
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스텔스 전투기나 함선처럼 지상의 차량이나 병사들도 스텔스 기술을 활용할 수 있나요?
안녕하세요. 김찬우 과학전문가입니다.스텔스 기술(영어: stealth technology)은 레이더 상에서 적을 속여 생존성을 높일 수 있도록 하는 기술입니다.스텔스는 적의 레이더로부터 아군의 무기 체계를 완전히 숨겨주는 것은 아닙니다. 그러나 레이더 상에서 실제보다 훨씬 축소시켜 나타납니다. 즉, 레이더 상에서 투명인간처럼 완전히 사라지게 하는 것이 아니라 다만 최대한 작게 보이게 한다는 것입니다스텔스에는 다양한 기술 요소들이 포함됩니다. 레이더파를 흡수하는 도료 기술, 레이더파의 반사를 최대한 막는 설계 기술, 엔진의 배기가스 배출량을 줄이는 기술 등입니다. 이러한 다양한 기술 요소들이 포함되어 있어, 스텔스는 한 가지 기술만을 의미하는 것이 아니며, 하나의 "체계(System)"입니다.스텔스 하면 전투기 같은 항공기가 먼저 떠오르겠지만 항공기 외에 스텔스 기술이 적용된 무기는 선박이 있습니다.그럼 답변 읽어주셔서 감사드리며 도움이 되셨다면 추천과 좋아요 부탁드리겠습니다:)
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기계공학
23.09.19
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LNG,LPG는 무엇이고 차이점은 무엇인가요?
안녕하세요. 김찬우 과학전문가입니다.LPG는 liquefied petroleum gas의 약자로 액화석유가스를 의미하며 LNG는 liquefied natural gas의 약자로 액화천연가스를 의미합니다. 즉, LPG와 LNG는 각각 가스가 액화된 액체상태의 물질이지만 그 원료가 석유가스이냐, 천연가스이냐의 차이가 존재한다고 생각할 수 있습니다그럼 답변 읽어주셔서 감사드리며 도움이 되셨다면 추천과 좋아요 부탁드리겠습니다:)
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화학
23.09.19
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요즘 전세계 기사에서 멕시코에서 발견된 외계인이 핫하던데 진짜일까요 거짓말일까요?
안녕하세요. 김찬우 과학전문가입니다.해당건에 대해서는 아직 가짜냐 진짜냐 에 대한 의견은 분분한 상황입니다. 데이비드 스파르겔 NASA UAP 연구팀 의장은 “만약 외계인 유골의 증거가 있다면, 그 자료를 가진 사람들은 연구를 위해 이를 공개적으로 제공해야 한다”고 답했습니다그는 "특이한 일이 발생하면 데이터를 공개하고 싶을 것"이라며, "NASA가 귀중한 샘플 중 하나인 달 암석을 가지고 있다면 어떻게 할까? 우리는 이를 연구하고자 하는 모든 과학자들이 사용할 수 있도록 할 것”이라고 밝혔습니다. 또, 자신이 멕시코 정부라면 NASA와 세계 과학계에 샘플을 제공해 연구토록 할 것이라고 덧붙였습니다댄 에반스 NASA 과학임무국 연구 부차관보는 “멕시코 의회가 보여준 선정주의와 사이비 과학의 유형을 불식시키는 것이 NASA UAP 연구팀의 요점”이라고 밝히며, 공개된 사체가 외계인일 가능성이 희박하다고 암시했습니다.“우리가 하려는 일의 주요 목표 중 하나는 추측과 음모를 과학과 정신으로 옮기는 것"이라며, “데이터를 통해 그렇게 할 수 있으며, 이것이 UAP 연구의 목적"이라고 밝혔습니다.사실 미국의 현재 의견도 정말 이해가 안가는게 실제 미국의 외계인과 관련된 사실도 부정하며 관련 자료도 공개하지 않으면서 멕시코에게 일방적으로 정보 공개를 요청하는건 오히려 실제로 멕시코의 외계인이 사실이기 때문이란 반증은 아닐까 란 합리적인 의심도 드는 상황입니다.그럼 답변 읽어주셔서 감사드리며 도움이 되셨다면 추천과 좋아요 부탁드리겠습니다:)
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지구과학·천문우주
23.09.19
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마찰력과 관련하여 힘과 방향은 어떤 상관관계가 있나요?
안녕하세요. 김찬우 과학전문가입니다.과학에서 말하는 '힘'이란 '물체의 모양이나 운동상태(빠르기, 방향)를 변화시키는 원인'입니다. 만약 물체의 모양이 변하지 않고, 빠르기나 방향이 변하지 않는다면 '힘'이 작용하지 않는 것이 되겠습니다. 바닥에 정지해있는 물체가 있습니다. 외부에서 힘을 주지않는다면 물체는 계속 정지해있을 것입니다. 하지만 물체에 힘을 가해도 물체가 움직이지 않는다면 어떻게 이해해야 할까요? 정지한 물체가 움직이지 않는다는 것은 운동상태가 변하지 않는 것이죠. (정지 → 정지) 그렇다면 과학에서 말하는 힘이 작용하지 않은 것입니다. 바닥에 정지해 있는 상자를 오른쪽으로 3N의 힘으로 끌어당겼지만 상자는 움직이지 않았다고 생각해봅시다. 정지한 물체가 '움직이지 않았다'라는 말은 '힘이 작용하지 않았다'라는 말입니다. 합쳐진 힘, 즉 합력이 0(zero)가 되면 이런 현상이 일어날 수 있는 것입니다. 방향이 정반대인 3N의 힘이 함께 작용했다는 말입니다.'마찰력'이란 '서로 접촉하고 있는 두 물체 사이의 움직임을 방해하는 힘'입니다. 움직임을 방해하는 힘이기 때문에 마찰력의 방향은 항상 작용하는 힘이나 운동 방향의 반대 방향이겠지요. 작용점은 두 물체의 접촉면입니다.바닥에 정지해 있는 물체를 오른쪽으로 3N의 힘을 주었으나 물체가 움직이지 않았다면 합력이 0(zero)가 되었다는 뜻입니다. 접촉면에서의 마찰력이 왼쪽으로 3N의 크기로 작용해서 합력이 0이 되었기 때문에 물체가 움직이지 않은 것입니다.만약 5N의 힘을 주었는데도 움직이지 않았다면 마찰력도 반대 방향으로 5N 만큼 작용한 것이죠.물체에 힘을 가해도 정지해 있을 때의 마찰력은 작용한 힘의 크기와 같고 방향은 반대입니다.그럼 답변 읽어주셔서 감사드리며 도움이 되셨다면 추천과 좋아요 부탁드리겠습니다:)
학문 /
물리
23.09.19
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빛이 중량이 있나요? 얼마정도 되나요?
안녕하세요. 김찬우 과학전문가입니다.먼저 결론부터 말씀드리면 빛에는 질량이 없고 질량이 없는 물질은 있습니다먼저 빛의 질량부터 시작하겠습니다. 그건 바로 빛(광자)에 질량은 없지만 에너지는 있고, 아인슈타인의 상대성이론에 따르면 에너지와 질량은 같은 것이며 같은 방식으로 시공간을 휘게 할 수 있기 때문입니다.다시 자세히 설명해보자면, 특수상대성이론에서 에너지는 아래의 식과 같이 주어집니다.E^2 = (pc)^2 + (mo*c^2)^2 (E는 에너지, p는 운동량, c는 빛의 속력, m은 물체의 정지질량)그런데 빛의 경우는 m = 0 이어서 E = pc 라는 식만 남게 되죠. 즉, 빛은 운동량과 에너지는 있지만 질량은 없는 것입니다.그럼 답변 읽어주셔서 감사드리며 도움이 되셨다면 추천과 좋아요 부탁드리겠습니다:)
학문 /
지구과학·천문우주
23.09.19
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공기저항 등 외부 요소가 있는 경우, 이들이 물체의 운동에 대한 영향을 어떤식으로 줄 수 있나요?
안녕하세요. 김찬우 과학전문가입니다.지상이건 수중이건 공중이건 공기가 있는 곳에서 특정 물체가 움직일때 공기저항이 발생합니다. 공기저항은 물체가 앞으로 나아가려는 추진력을 방해하여 물체의 속도를 떨어뜨리게 됩니다. 지상이라면 바닥의 마찰력과 함께 작용하게 됩니다. 물체가 받는 공기의 저항을 증가시키려면 물체와 공기가 닿는 표면적이 넓어지거나 속도가 빨라지면 공기저항이 커지게 됩니다.그럼 답변 읽어주셔서 감사드리며 도움이 되셨다면 추천과 좋아요 부탁드리겠습니다:)
학문 /
물리
23.09.19
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핸드폰 배터리 효율(수명) 질문
안녕하세요. 김찬우 과학전문가입니다.스마트폰을 오래 쓰면 처음 구입했을 때보다 배터리 소모가 빨라집니다. 배터리의 충·방전이 반복되면 성능이 저하되는 탓입니다. 충·방전의 반복으로 배터리 성능이 저하되는 이유는 배터리의 4대 구성요소인 양극, 음극, 분리막, 전해질 중 음극에 있습니다. 배터리를 반복적으로 사용하면서 음극 소재의 구조가 변해 배터리의 에너지밀도가 감소하기 때문입니다.리튬이온배터리의 음극은 층상 구조를 갖는 흑연으로 만들어집니다. 층상 구조란 아파트나 책장처럼 분리된 공간을 가진 형태라고 생각하면 됩니다. 흑연의 층상구조 사이에 박혀 있는 리튬이온이 전해질을 타고 분리막을 거쳐 양극으로 이동하면 충전이 되고, 반대로 양극에서 음극으로 리튬이온이 이동하면 전기 에너지를 발생시키며 방전이 된다. 문제는 리튬이온이 흑연의 틈에 박히면서 흑연의 부피가 커진다는 점입니다. 이 과정이 반복되면 흑연 구조에 미세한 변화를 일으키면서 배터리의 수명이 감소합니다.그럼 답변 읽어주셔서 감사드리며 도움이 되셨다면 추천과 좋아요 부탁드리겠습니다:)
학문 /
전기·전자
23.09.19
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