오래된 구축 아파트에서 수도관 소리가 왜 나나요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.그 딱딱 거리는 소리는 배관이 온도 변화로 늘었다 줄었다 하면서 주변 구조물과 마찰할 때 나는 소리가 맞아요. 금속관은 뜨거운 물이 지나가면 늘어나고 식으면 줄어 드는데, 벽을 관통하는 지점이나 고정 철물에 걸려 있다가 순간적으로 미끄러지면서 딱 하고 튕기는 소리를 내는 거에요.그럼 왜 새벽이냐면, 사실 낮에도 나고 있는데, 생활 소음에 묻혀서 못 듣는 것 뿐이에요. 새벽은 온 집이 조용하니 작은 소리도 벽을 타고 또렷하게 들리죠. 여기에 온도 조건도 겹쳐서 저녁까지 온수와 난방수가 돌면서 데워졌던 배관 사용이 뚝 끊기는 새벽에 가장 크게 식거든요. 하루 중 수축이 제일 활발한 시간대가 하필 제일 조용한 시간대와 겹쳐서 그래요 :)
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제자리에서 여러바퀴 돌면 어지럽고 균형 못잡는 이유가 뭘까요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.범인은 귓속에 있는 평형기관이에요. 귀안쪽에는 반고리관이라는 작은 관이 있고 그 속에 림프액이라는 액체가 차 있는데, 몸이 회전하면 이 액체가 함께 움직이면서 감각세포를 건드려 회전을 감지해요.문제는 멈춘 직후인데, 컵을 빙빙 돌리다 멈춰도 안에있는 물은 한동안 계속 도는 것처럼, 몸은 멈췄는데 림프액은 관성 때문에 계속 돌고 있거든요. 그래서 귀는 아직 돌고 잇다는 신호를 보내는데 눈은 멈춰 있다고 보고하니, 뇌가 두 정보 사이에서 혼란에 빠지는 거예요. 이 충돌이 어지럼증이고, 몸이 도는 줄 알고 반대로 자세를 잡으려다 휘청거리게 되는 거죠.피겨 선수들이 수십 바퀴를 돌고도 멀쩡한 건 시선을 한 점에 고정하는 훈련과 반복 적응으로 뇌가 이 신호 충돌에 익숙해졌기 때문이에요.
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도립 역진자에서 뉴턴 역학이 쓰이나요 라그랑주 역학을 쓰나요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.둘 다 쓸 수 잇는데 실무에서는 라그랑주 역학이 더 많이 쓰여요. 두 방식은 결과 가 오나전히 같은 운동 방정식을 내놓는 도구라서 어느 쪽을 써도 답은 동일해요. 차이는 푸는 과정의 편리함이 달라요.뉴턴 역학은 진자에 작용하는 힘을 하나하나 화살표로 그려서 분석해요. 직관적이긴 한데 도립 진자는 수레와 막대가 연결돼 서로 힘을 주고 받는 구조라, 관절에서 생기는 힘까지 전부 따져야 해서 계산이 금방 복잡해져요. 반면 라그랑주 역학은 힘 대신 에너지로 접근해요. 시스템 전체의 운동에너지와 위치에너지만 식으로 쓰면 정해진 절차에 따라 운동방정식이 자동으로 나오는 방식이라, 연결된 물체가 많을 수록 훨씬 깔끔하죠.그래서 교과서나 논문에서 도립진자 모델링은 대부분 라그랑주 방식으로 유도하고, 학부 수업에서 개념 설명할 때는 뉴턴 방식도 병행해요. 기사에 쓰신다면 두 방법 모두 가능하지만 관절로 연결된 시스템이라 에너지 기반의 라그랑주 역학이 표준처럼 쓰인다고 보시면 정확해요 :)
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비브람이 다룬 밑창과 다른 점은 무엇인가요??
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.비브람은 특별한 신소재라기 보다 고무 배합 기술이에요. 밑창 고무는 접지력과 내구성이 서로 반대 성질이라서, 부드럽게 만들면 잘 붙는 대신 빨리 닳고 단단하게 만들면 오래가는 대신 미끄러워요. 비브람은 수십년간 등산화 밑창만 파온 회사라 이 두마리 토끼의 균형을 잘 잡는 배합 노하우가 압도적인 거에요.메가 그립 같은 대표 컴파운드는 젖은 바위에서도 접지력을 유지하면서 마모 수명도 챙긴 배합으로 유명해요. 여기에 지형별로 최적화된 패턴 설계 데이도 방대하고요. 제 경험상 일반 고무 밑창과 비교하면 젖은 데크나 바위에서 미끄러지는 정도가 확실히 달라요. :)
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바다속 수압은 왜 10m 당 1기압이 올라가나요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.수압은 내 위에 쌓여있는 물의 무게에요. 물속 10m지점에 있다면 머리 위로 10m 높이의 물기둥이 통째로 나를 누르고 있는 셈이거든요. 이 무게를 꼐산해보면 왜 딱 1기압인지 나오게 되요.가로 세로 1m짜리 물기둥을 10m 높이로 쌓으면 부피가 10세제곱미터고, 물 1세제곱미터가 1톤이니까 총 10톤이죠. 이 무게가 1제곱미터 바닥을 누르는 압력을 계산하면 약 10만 파스칼이 되는데, 이게 공교롭게도 지구 대기압인 1기압과 거의 같은 값이에요. 그러니까 10m당 1기압씩 늘어나는 건 물의 밀도와 지구 중력이 만들어낸 우연같은 결과인거죠.공기도 원리는 똑같은데 밀도가 물의 800분의 1 수준이라, 대기 수십 km가 쌓여야 겨우 1기압이돼요. 물은 워낙 무거워서 고작 10m만에 대기 전체와 맞먹는 압력을 만드는 거예요. 수심 100m면 벌써 10기압이 더해지니 잠수정에 두꺼운 철벽이 필요한 이유죠. :)
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간단한 물리학 관련해서 질문해봅니다 작용 반작용 관련
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.말씀하신 것처럼 마찰이 맞아요. 문을 밀 때 나도 분명 같은 크기의 힘으로 밀리고 있는데, 신발과 바닥 사이의 마찰력이 그 힘을 상쇄해서 몸이 안 움직이는 거예요. 문은 경첩에 매달려 회전하기 쉬운 구조라 작은 힘에도 스르륵 열리고, 나는 바닥에 단단히 붙어 있으니 문만 밀리는 것처럼 보이는 거죠.그래서 마찰이 없으면 예상하신 그대로가 되는데, 스케이트를 신고 빙판 위에서 벽을 밀어보면 벽은 그대로 인데 내 몸이 뒤로 주르륵 밀려나요. 우주에서도 마찬가지라 우주인이 우주선 벽을 밀면 자기가 반대로 날아가 버리죠. 작용 반작용은 항상 쌍으로 일어나고 있고, 다만 마찰이 한쪽의 움직임을 가려주고 있는거죠 :)
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빛은 왜 입자이면서 동시에 파동이라고 하나요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.빛이 두 얼굴을 가진 게 아니라, 우리가 가진 두 개의 언어로 밖에 설명할 수 없는 존재라고 보는게 정확해요. 파동과 입자는 원래 인간이 일상에서 만든 개념이거든요. 물결은 파동, 야구공은 입자 이런식으로요. 그런데 빛은 일상 크기의 물체가 아니라서 이 두 틀중 어느하나에도 완전히 들어맞지 않는 거예요.실험 결과가 이를 그대로 보여주는데, 빛을 두 개의 좁은 틈에 통과시키면 물결이 겹치듯 간섭무늬가 생기니 파동처럼 보이고, 금속에 빛을 쏘면 전자가 에너지 덩어리를 하나씩 받은 것처럼 튀어 나오니 입자처럼 보여요. 어떤 질문을 던지느냐에 따라 다른 얼굴을 보여주는 셈이죠.그래서 현대 물리학은 빛을 양자라는 제 3의 존재로 봐요. 퍼져나갈 때는 파동의 성질로, 에너지를 주고 받을 때는 입자의 성질로 계산하면 모든 실험이 정확히 맞아 떨어지거든요.
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중국은 어떻게 급속도로 반도체부분을 성장시켰나요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.중국은 국가 차원으로 돈과 시장을 통째로 밀어준 데 있어요. 2014년 부터 수십조원 규모의 반도체 펀드를 조성해 기업에 쏟아 부었고, 미국 제재로 첨단 장비 수입이 막히자 오히려 소재와 장비까지 국산화 하겠다는 절박함으로 방향을 틀었어요. 여기에 세계 최대 전자제품 생산국이라는 내수 시장이 있으니, 품질이 조금 떨어져도 자국 기업이 사주면서 기술을 다듬을 시간을 벌 수 있었죠.말씀하신 창신메모리가 그 상징이에요. 지난달 상하이 증시에 상장하자마자 공모가대비 465% 폭등해서 시가총액 약 712조원으로 단숨에 중국 본토 1위 기업에 올랐어요. D램 점유율은 아직 8%대지만 1년만에 5%포인트나 오르는 상승세구요. 구형 D램을 시장가 절반 수준으로 공급하는 저가 전략으로 점유율을 넓히면서, 국가 보조금과 내수 AI서버 수요를 기반으로 대량 생산에 나서는 중이에요.정리해보면 정부 보조금, 거대한 내수, 제재가 만든 자립압박, 이 세가지가 맞물린 결과라고 볼 수 있어요
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엘리베이터 내에서 속도 체감이 심하지 않은 이유는 뭔가요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.사람 몸은 속도 자체는 못 느끼고 속도가 변하는 순간, 즉 가속도만 느껴요. 비행기가 시속 900km로 날아도 편안한 것처럼, 엘리베이터도 일정한 속도로 움직이는 구간에서는 아무느낌이 없죠.문제는 출발과 정지 인데, 여기서 가속도를 얼마나 부드럽게 주느냐가 승차감을 결정해요.질문에서 정확히 짚으셨듯이 실제로 조절 장치가 있어요. 요즘 엘리베이터는 인버터라는 장치로 모터 속도를 정밀하게 제어하면서, 가속도를 한 번에 확 올리지 않고 서서히 키웠다가 서서히 줄이는 S자 곡선 형태로 운행해요. 자동차로 치면 액셀을 확 밟는 게 아니라 발끝으로 지그시 눌렀다 떼는 운전인 셈이죠. 가속도가 변하는 정도까지 관리하니까 몸이 쏠리느 ㄴ느낌이 훨씬 줄어드는 거예요.초고층 건물의 고속 엘리베이터 일수록 이 곡선 설계에 공을 더 들여요. 속도는 빠르게, 가속도 변화는 완만하게가 승차감의 키에요 :)
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로켓은 진공 중에서도 왜 뉴턴 제3법칙으로 설명이 되나요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.많이들 오해하시는데, 로켓은 공기를 밀어서 나아가는게 아니에요. 로켓이 미는 대상은 자기가 뿜어내는 연료가스거든요. 로켓이 가스를 뒤로 힘껏 밀어내면, 그 가스도 똑같은 크기의 힘으로 로켓을 앞으로 밀어줘요. 이 주고 받는 힘이 작용 반작용이라 주변에 공기가 있든 없든 상관이 없는 거예요.오히려 진공에서는 공기 저항이 없어서 로켓 효율이 더 좋아져요. :)
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