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무게와 질량, 부피는 어떻게 다른건가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.그러면 진짜 순금으로 만든 500g짜리 왕관과 같은 질량의 순금 500g의 부피는 서로 같을까? 이 두 물체의 부피는 정확히 같다. 왜냐하면 같은 물질로 이루어졌기 때문이다. 만약 아르키메데스의 실험에서 왕관이 진짜 순금으로 만들어졌다면 저울은 물속에서도 절대 기울어지지 않았을 것이다.우리는 이와 같은 사실에서 만약 같은 물질로 이루어진 물체라면 모양이 달라도 질량과 부피의 비는 일정하다는 것을 알 수 있게 된다. 즉, 다른 불순물이 포함되지 않았다면 이 세상 모든 순금으로 만들어진 물체들의 '질량 : 부피'의 비는 같은 값을 나타내게 된다. 이것은 어떤 물체의 '질량 : 부피'의 비가 그 물체의 특성을 나타내는 중요한 값이 될 수 있다는 사실을 암시해 준다.실제로 '질량 : 부피'의 비는 이 세상에 존재하는 모든 물질에서 다 다르게 나타난다. 예를 들어 물은 1이며 에탄올은 0.79, 수은은 13.6으로 '질량 : 부피'의 비가 모두 다르게 나타난다. 이처럼 '질량 : 부피'의 비는 물질의 특성이 될 수 있는 중요한 값이기 때문에 화학자들은 이 값을 '밀도(=질량÷부피)'라고 정하여 사용하고 있다. 이와 같이 어떤 물질의 밀도는 그 물질만이 가지고 있는 고유한 특성을 나타내는 중요한 값이 된다.질량과 부피질량은 물체의 고유한 양이며, 부피는 물체가 차지하는 공간이다. 그런데 모든 물질은 일정 질량에 대해 일정한 부피를 갖는다. 따라서 단위 부피당 질량의 값을 정하면 그 물질의 밀도를 구할 수 있다.무게의 SI 단위는 뉴턴(N)이다. 질량이 1 kg인 물체의 지표면에서의 무게는 9.8 N이다. 지구 중력가속도가 9.8 m/s2이기 때문.킬로그램힘(kgf, “킬로그램중”이라고도 부름)은 옛날에 사용하던 무게 단위로 이제는 SI 단위계에서 사용하지 않는다.[7] 그러나 지구상에서 사용하기에는 가장 편리한 무게 단위이기 때문에(1킬로그램의 질량을 갖는 물체는 지구상에서 대략 1킬로그램힘의 무게를 갖는다) 현재도 널리 사용된다. kgf 단위로 표기된 무게를 뉴턴 단위로 환산하려면 9.807을 곱하면 근사값이 나온다는 정도만 알아두자. 미국의 경우 파운드를 무게 단위로 사용한다. 미국에서는 파운드를 힘의 단위로도 사용하는데, 무게=힘이므로 계산에 아무 문제가 없다. 특히 로켓의 추진력은 대개 파운드 단위로 나타낸다. 1파운드 = 4.45뉴턴이다.
학문 / 물리
23.06.07
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바이러스와 세균은 어떻게 다른가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.바이러스는 단백질과 핵산(DNA나 RNA와 같은 유전물질)으로 이루어진 생물과 무생물 중간 형태의 미생물로, 스스로 물질대사를 할 수 없다. 세균이 세포막·세포벽·핵산·단백질 등 하나의 독립된 세포로 이뤄진 반면 바이러스는 유전정보가 들어 있는 핵산과 이를 둘러싸고 있는 단백질이 그 구조의 전부다. 또 세균이 땅·물·공기 등 양분이 있는 어느 곳에나 기생하고 스스로 세포 분열을 하면서 생존하는 데 반해, 바이러스는 살아 있는 생물체의 세포를 숙주로 삼아야만 살아갈 수 있다. 반면 세균은 생물체 가운데 가장 미세하고 하등에 속하는 단세포 생활체로, 스스로 에너지와 단백질을 만들며 생존한다. 구조는 엽록체와 미토콘드리아 없이 세포막과 원형질만으로 간단하게 이뤄져 있으며, 육안으로는 볼 수 없다.
학문 / 생물·생명
23.06.07
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밤에 소리가 더 크게 들리는 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.우리가 밤에 소리를 더 크게 느끼는 이유는 바로 온도와 관련이 있는데요. 햇볕이 강하게 내리쬐는 낮은 햇볕의 열로 인해 바닥이 가열되고, 이 열기가 위로 올라오면서 점점 온도가 낮은 쪽으로 굴절되어 소리가 올라가며 약하게 들리는 것입니다.반대로 밤에는 바닥의 온도가 낮아지고 지상의 온도는 높아지면서 온도가 낮은 쪽으로 굴절되어 소리가 더 잘 들리는 것이죠.우리가 소리를 더 잘 인식하기 위해서는 소리의 크기가 주변 환경에 비해 얼마나 큰지를 알아야 하는데요. 이것을 바로 신호 대 잡음비라고 합니다.쉽게 말해 상대방과 대화 시 말소리가 주변 환경의 소음보다 클 경우 소리를 더 잘 인식할 수 있고,말소리가 주변 환경의 소음보다 작을 경우 소리의 인식이 어려워지는 것인데요.낮은 일반적으로 사람들이 활발하게 활동하는 시간대이며교통수단 또는 각종 소음이 가장 크게 발생하기 때문에낮에는 주변 환경의 소음으로 인해 소리가 잘 들리지 않게 됩니다.
학문 / 토목공학
23.06.07
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슈뢰딩거의 고양이 사고실험이 어떤 목적으로 제안되었는지 궁금합니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.오스트리아 물리학자 에르빈 슈뢰딩거(Erwin Schrodinger, 1887~1961)가 양자역학의 불완전을 증명하기 위해 고안한 사고 실험이다. 철로 만든 상자 안에 고양이를 가두고 방사성물질이 들어 있는 가이거 계수기, 계수기와 연결된 망치, 독가스가 들어 있는 유리병을 넣는다. 방사성물질의 원소 한 개가 한 시간 내에 붕괴될 확률은 50%이며 한 개라도 붕괴하면 망치가 떨어져 유리병을 깨뜨리고 독가스가 방출되어 고양이가 죽는다. 그렇다면 한 시간 후 고양이는 죽어 있을까 살아 있을까? 상자 속을 확인하기 전까지는 고양이가 죽어 있는 상태와 살아 있는 상태가 결합되어 있다. 슈뢰딩거는 죽었으면서 동시에 살아 있는 고양이는 존재하지 않는다는 것에서 양자역학이 불완전하고 현실적이지 않다고 봤다. 즉, 고양이는 살아 있거나 죽은 상태여야 하며, 양성자도 붕괴했거나 그렇지 않았거나 둘 중 하나의 상태라는 것이다.
학문 / 생물·생명
23.06.07
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열기구는 어떻게 올라가는지 과학적 원리 알려주세요.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.부력의 원리열기구는 부력 원리를 기반으로 합니다. 부력은 기체의 무게에 작용하는 상방으로의 힘입니다.열기구는 공기보다 가벼운 가스를 사용하여 내부 로 치켜들게 되면, 가스의 부력이 상승하여 열기구 를 위로 밀어올립니다.>열팽창 원리열기구는 가스의 열팽창 원리를 이용하여 작동합니다.일반적으로 열기구에는 가스 중의 공기를 가열하기 위한 버너 또는 버너 시스템이 있습니다.가열된 공기는 분자의 열운동으로 인해 팽창하 고, 이로 인해 부피가 증가합니다.부피의 증가로 인해 공기의 밀도가 낮아지고, 부 력이 증가하여 열기구를 뜨게 합니다.>아르키메데스의 원리아르키메데스의 원리는 부력의 원리와 밀접한 관련이 있습니다.이 원리에 따르면, 기체 중에 떠 있는 물체는 기체 의 밀도와 주변 기체의 밀도 차이에 따라 부력을 받 습니다.
학문 / 지구과학·천문우주
23.06.07
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화산이 폭발할때 흘러나오는 용암의 온도는 얼마나 되나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.용암(熔岩, 이탈리아어: lava)은 화산이 분출하는 동안 밖으로 나온 암석의 용융체이다. 처음 화산의 화구에서 빠져나올 때 용암의 온도는 700 °C에서 1,200 °C이다. 용암은 물에 비해 점성이 약 100,000배로 매우 전단력으로 얇아지는 특성을 지녔기 때문에 냉각을 거쳐 굳을 때까지 매우 먼 거리를 이동하며 흐를 수 있다.
학문 / 지구과학·천문우주
23.06.07
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먼지 부직포는 어떤 원리로 먼지들을 흡착하나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.보통 섬유는 씨실과 날실로 바둑판 형태로 짜여 있어서 중간 중간 틈이 있는데 미세먼지 마스크의 필터는 잘 달라붙는 부직포 성질의 섬유를 무작위로 얽어 몇겹을 부착해서 만들어 미세 먼지 입자가 마스크 속으로 들어 갈 수 없게 만든 다고 합니다.일회용마스크는 보통 일반 부직포 두겹 사이에 필터를 넣은 구조로 만들어 집니다. 인터넷 쇼핑을 검색하니 마스크 필터로 판매하는 많은 부직포들은 미세먼지 필터라기 보다 일회용 마스크의 겉면인 것으로 보이니 kf라는 표현이 명기되어있는 것을 살펴보시는 것이 좋겠습니다. 정전기 필터 무작위로 얽어 만들어서 미세입자가 들어가기 힘들게 촘촘히 만들수록 미세먼지가 통과하지 않게 됩니다. 그럴수록 숨이 막힐 정도로 갑갑하기 때문에 정전기의 도움을 받습니다. 미세먼지가 통과할 수 있을 정도로 만든 후 2만 볼트가 훨씬 넘는 전압에서 전류를 흘려 부직포 섬유에 정전기를 만들고 유지하게 합니다. 보통의 먼지를 생각해 보겠습니다. 작은 원자들이 양과 음의 전기로 되어 있어도 전체적으로 같은 양이라 우리는 전기를 느끼지 않습니다.중성먼지양의 전하로 된 부직포 실부근으로 다가간 먼지를 보면 원자들이 움직이지는 못하지만 원자의 음의 전하들이 오른쪽에 오도록 배치가 됩니다.정전기 부근의 미세먼지 먼지 전체는 중성처럼 보이지만 왼쪽은 양의 성질이고 오른쪽은 음전하처럼 보이게 되면서 부직포쪽으로 끌려가서 붙게 됩니다. 미세 먼지중 몸에 해로운 중금속은 대부분 음의 성질을 가지고 있으므로 또 쉽게 부직포 천으로 끌려가 필터 천 가닥에 붙게 됩니다. 실제 틈이 좀 있는 섬유조직이면 숨쉬는 데 용이하고 숨쉴때 따라 들어올 수 있는 미세먼지 입자들은 정전기 처리된 필터를 통과하면서 섬유에 붙게 되는 점을 이용해서 필터를 제작한다고 합니다. 지난번 정전기 방지에서 살펴본 것처럼 정전기는 물을 통해 쉽게 빠져나가기 때문데 정전기처리된 필터는 빨거나 수분이 많이 차게되면 효과가 줄게 됩니다. 호흡을 통해 기능을 상실하는 정도는 실험을 통해 8시간가량이라고 합니다.
학문 / 기계공학
23.06.07
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자동차의 타이어와 서스펜션 시스템은 어떻게 동작하며, 주행 안정성과 편안함에 어떤 영향을 미치나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.현가장치(懸架裝置)라고도 한다. 쇼크업소버, 스프링, 서스펜션암 따위가 주요 구성 요소이다. 노면에서 발생하는 충격이 차체나 탑승자에게 직접적으로 전해지지 않게 충격을 흡수하는 기능과 타이어를 노면에 확실하게 접지시키는 기능이 주요한 역할이다. 따라서 이 장치는 탑승자의 승차감과 차량의 조종성 및 안정성에 큰 영향을 끼친다.구조에 따라 여러 방식으로 나누며, 가장 일반적인 것은 스트럿 방식이고 그밖에 더블 위시본 방식, 멀티식 따위가 있다. 보통 금속판과 쇼크업소버로 충격을 흡수하는데, 쇼크업소버는 흡수 특성을 전자적으로 제어하는 '전자제어 서스펜션'이 개발되어 쓰이고 있고, 금속판 대신 공기판을 이용하는 '전자제어 에어서스펜션'도 쓰인다. 또 판과 쇼크업소버 대신 응답성이 뛰어난 유압 시스템을 채용하고, 컴퓨터로 주행 상태에 맞게 차체의 진동을 제어함으로써 주행 안정성과 조종 안정성을 꾀하는 '액티브 서스펜션'도 있다.장착 부위에 따라 앞바퀴에 장착되는 것과 뒷바퀴에 장착되는 것으로 나누기도 하며, 앞바퀴에는 스트럿 방식, 뒷바퀴에는 리지드 액슬(rigid axle:고정차축)과 독립식 서스펜션(IRS:Independent Rear Suspension) 이 많이 쓰인다.
학문 / 기계공학
23.06.07
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우주에서 우리 은하계 외에 다른 은하를 관측할수 있나요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.안드로메다 은하는 지구가 속한 '우리 은하(은하계)'와 같은 나선은하에 속하는 외계 은하로, M31 혹은 NGC 224라고도 부른다. 안드로메다 자리에 있는 나선(螺線) 모양의 은하로, 북반구에서 보이는 가장 밝은 나사선 은하에 속한다. 여기서 '안드로메다'는 그리스 신화에 나오는 에티오피아왕 케페우스와 왕비 카시오페이아 사이에서 태어난 딸의 이름이다. 안드로메다 은하는 밝기는 5등급, M 번호는 31로 우리 은하계보다 조금 크다. 대규모 은하로서는 우리 은하계에서 가장 가까우며, 우리 은하계가 속한 소은하군(the small group of galaxies)의 가장 주된 은하계이다. 안드로메다 은하는 우리 은하계와 마찬가지로 거대한 나선형 별들의 집합으로, 늙은 별들이 구형으로 집합된 중심부를 가지고 있다. 그리고 그 구형 중심부에 몇 백만 개의 별들로 이뤄진 성단들이 극도로 밀집된 집단을 이루고 있는 것으로 알려져 있다.
학문 / 지구과학·천문우주
23.06.07
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미역은 식물이 아닌 원시생물로 분류가 되나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.미역은 갈조강 다시마목 미역과의 한해살이 바닷말. 갈조류에 속한다. 그리고 Sea weed, Sea mustard라고 불린다. Sea weed는 조금 더 넓은 범위로 해초를 지칭할 때 사용해서 정확하게 표현하려면 Sea mustard가 맞는 표현이다. 미역의 모습이 겨자잎과 비슷하다고 해서 붙여진 이름이다. 우리는 당연히 미역은 식물로 알고 있다. 그리고 그렇게 분류해 왔다. 하지만 식물이 아니다. 독특하게 식물이 아닌 원생생물로 분류한다. 단세포 생물을 통틀어 원생생물이라 칭하는데, 하등 원생생물일수록 식물과 동물의 구분이 어렵다. 미역은 구분하기 어려운 하등 원생생물이다. 지구 상의 존재하는 모든 생물체를 5가지의 Kingdom(계)로 구분하는데 동물, 식물, 원생생물, 진균, 세균으로 나누어진다. 그렇기 때문에 원생생물에 속하는 미역은 식물과는 다른 계에 속한다. 주로 중국, 한국, 일본에서 자생하고 식용으로 사용된다. 해외에서는 미역이 가지고 있느 미끌거리는 감촉을 싫어해서 식용으로 거의 이용하지 않는다.
학문 / 생물·생명
23.06.07
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