다이아몬드와 흑연은 둘 다 탄소인데 왜 이렇게 성질이 다른가요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.같은 벽돌로도 튼튼한 집과 허술한 담을 지을 수 있듯, 탄소 원자를 어떻게 쌓느냐가 중요해요.다이아몬드는 탄소 하나하나가 사방 네 개의 이웃과 단단히 손을 잡고 삼차원 그물처럼 얽혀 있어요. 그래서 세상에서 가장 단단한 물질이 되죠. 반면 흑연은 탄소가 육각형 판을 이루며 평평하게 깔리고, 이 판들이 겹겹이 포개어진 구조에요. 판 안쪽 결합은 튼튼한데 판과 판 사이를 잡아주는 힘이 아주 약해요. 그래서 살짝만 문질러도 층이 벗겨지고, 연필심에 종이 자국을 남기는 이유가 이런이유에요 :)
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금속에서 왜 열처리 공정을 하는 것이죠?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.열처리를 하는 이유는 금속을 데웠다 식히는 방식만 바꿔도 딱딱함이나 질김 같은 성질을 원하는 대로 조절을 할 수 있기 때문이에요.중요한건 식히는 속도인데, 뜨겁게 달군 금속을 물에 확 담가 급히 식히면 내부 조직이 촘촘하게 굳어 단단해 지지만 그만큼 유리처럼 잘 깨져요. 이걸 담금질이라고 해요. 반대로 화로 안에서 천천히 식히면 조직이 여유롭게 자리를 잡아 무르고 잘 휘어져서 가공하기 좋아지구요. 담금질로 딱딱해졌지만, 너무 부러지기 쉬운 금속은 적당한 온도로 다시 데워서 끈기를 되살리는데, 이 과정이 뜨임이에요. ㅎ_ㅎ
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비행기는 수십 톤이나 되는데 왜 하늘에서 떨어지지 않나요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.무거운 비행기가 뜨는 건 빠른 속도로 달리며 날개가 공기를 아래로 밀어내는 힘, 양력에 있어요.날개는 윗면이 볼록하게 휘어 있고 살짝 기울어져 있어요. 이 모양 덕에 날개를 스친 공기가 아래로 꺾여 내려가는데, 공기를 아래로 밀어낸 만큼 그 반작용으로 ㄴ라개가 위로 밀려 올라가죠.손을 창밖으로 비스듬히 세우면 바람이 손을 타고 위로 올라가는 느낌이랑 비슷해요. 비행기가 이륙 전에 활주로를 한참 내달리는 것도 이 양력을 충분히 만들 만큼 속도를 올리기 위해서에요 :)
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방열판은 왜 표면적을 넓히면 냉각 효과가 좋아지나요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.열은 뜨거운 물체가 주변 공기와 맞닿는 면을 통해 빠져나가는데, 그 맞닿는 면적이 넓을수록 한꺼번에 더 많은 열을 공기로 넘길 수 있어서입니다.젖은 빨래를 생각해보면, 뭉쳐두면 잘 안마르지만 쫙 펼쳐 널면 공기와 닿는 면이 넓어져서 금방 마르게 되죠. ㅎ_ㅎ 방열판 핀도 같은 원리로, 매끈한 금속덩어리보다 얇은 핀을 촘촘히 세우면 공기와 접촉하는 면적이 몇배로 늘어나거든요. 열이 빠져나갈 창구를 만들어준 셈이라 같은 시간에 훨신더 많은 열을 흩어보낼 수 있어요. :)
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후륜 자동차가 빗길에서 차체가도는 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.후륜구동차는 뒷바퀴가 차를 밀어서 나아가는 방식인데, 빗길에서 이 뒷바퀴가 접지력을 잃으면 차 뒤쪽이 옆으로 미끄러지면서 차체가 뻉글뻉글 돌아버려요.이유는 미는 힘의 위치에 있는데, 뒤에서 미는 구조라 예를들면 뒷바퀴가 헛돌면 쇼핑카트를 뒤에서 밀 떄 뒷부분이 제멋대로 꺽이는 것과 비슷한 상황이에요. 특히 빗길에선 타이어와 노면 사이에 수막이 껴서 접지력이 확 떨어지는데, 코너나 급가속 순간 뒷바퀴가 미끄러지면 차 뒤가 바깥으로 흘러 스핀으로 이어지는 거에요. 앞바퀴가 끄는 전륜 구동은 미끄러져도 차가 앞으로 밀리면서 안정되는 편이라 이런 회전이 덜하구요.
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초음파는 의료 분야에서 어떻게 활용하게 되나요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.초음파 검사는 박쥐가 소리를 쏘아 장애물을 찾는 것과 똑같은 원리에요. 사람 귀에 안들리는 높은 소리를 몸속으로 쏜 다음 되돌아오는 메아리를 읽어 영상을 만드는 거죠.몸속 장기마다 밀도가 달라서 소리가 부딪혀 튕겨나오는 정도가 제각각이에요. 이 반사되는 시간과 세기를 장비가 계산해서 화면에 그림으로 옮겨줘요. 뼈나 공기는 소리를 심하게 튕겨내서 그 뒤가 잘 안 보이지만, 물이 많은 부드러운 조직은 소리가 잘 통과해서 선명하게 잡혀요. 태아나 근육, 장기를 볼 때 초음 파를 주로 쓰는 이유가 이 때문 이에요 :)
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자이로스코프는 왜 회전하는 동안 방향을 그대로 유지하나요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.빠르게 도는 물체는 자기가 돌던 방향을 유지하려는 성질이 있는데, 이게 각운동량 보존이에요.각 운동량은 회전하는 물체가 가진 일종의 회전 관성 이라고 보시면 되요. 그냥 정지한 물체를 밀면 쉽게 방향이 바뀌지만, 빠르게 도는 물체라면? 이 회전 상태를 지키려 버티기 때문에 외부 힘에 쉽게 바뀌지 않죠. 팽이가 서있을때 넘어지다가도 오히려 빠르게 돌면 꼿꼿이 서 잇는게 같은 이유에요
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같은 재료인데 왜 얇은 판보다 파이프 형태가 더 튼튼한가요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.휨을 견디는 힘이 재료가 중심축에서 얼마나 멀리 떨어져 있느냐가 결정해요.무언가를 휘게 하면 바깥쪽 면은 늘어나고 안쪽 면은 압축되는데, 한가운데는 늘어나지도 줄어들지도 않아서 버티는 일에 거의 기여를 못하거든요. 그러니 중심부의 재료는 무게만 차지하죠 ㅎ_ㅎ, 파이프는 이 놀고 있는 가운데를 비우고 그 재료를 전부 바깥쪽으로 몰아준거에요. 같은 양이라도 재료가 축에서 멀어질수록 휨에 저항하는 능력이 확커지거든요. :)
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물속에서 방귀를 끼면 똥구멍에 물이 들어가나요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.큼..; 결론만 말하면 물이 몸안으로 밀려 들어올일은 거의 없어요.방귀가 나올때는 몸안의 압력이 바깥보다 높아서 가스가 밖으로 밀고 나가는 상태거든요. 안에서 밖으로 밀어내는 힘이 작용하는 순간이라 그 반대로 물이 거슬러 들어오기는 어려워요. 게다가 항문 근육은 평소에 닫혀있다가 가스가 나갈떄만 잠깐 열려서 물이 파고들 틈도 없구요...
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비행기 날개는 어떻게 양력을 만들어내나요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.날개 윗면의 볼록한 곡선과 살짝 들린 각도가 속도 차이를 만들어요. 공기는 곡면을 만나면 표면을 따라 흐르는 성질이 있어서 윗면의 볼록한 길을 지날 때 유선이 좁혀지며 속도가 빨라지고 그만큼 압력이 낮아져요. 숟가락 뒷면을 수돗물에 대면 물이 곡면을 타고 휘는것과 같은 원리에요.다만 보통은 "위아래 공기가 동시에 만나서"라고 배우는데, 이건 틀린 설명이에요. 실제로는 윗면 공기가 훨씬 먼저 도착하거든요. 날개가 공기를 아래로 꺾어 내려보낸 반작용으로 뜬다는 점까지 같이 기억하시면 더 좋을 것 같아요 :)
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