답변 내역

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.빛보다 빠를 수 없는건 빛이 특별해서라기 보다 우주에 속도 상한선이 정해져 있기 때문이에요.상대성이론에 따르면 물체가 빨라질수록 더 가속하는 데 드는 에너지가 급격히 늘어나서, 그 상한선에 도달하려면 무한한 에너지가 필요해요. 그러니까 질량이 있는 건 절대 그 선을 넘을 수 없죠.빛은 마침 이 상한선의 속도로 달리는 존재라서 우리가 그걸 빛의 속도라고 부르는 것 뿐이에요.그리고 질량이 없다는 게 빨라질 수 있다는 뜻이 아니에요. 질량 없는 입자는 태어나는 순간부터 무조건 그 최고 속도로만 움직여야 하고 느려질 수도 멈출 수도 없어요. 광자가 가속돼서 빨라진게 아니라 처음부터 그 속도로만 존재하는 거예요.그래서 질문의 마지막 부분은 정확히 맞아요. 광자 말고 다른 질량 없는 입자가 있다면 그것도 자동으로 빛의 속도로 움직여요. 실제로 중력파를 전달하는 중력자라는 입자가 이론상 질량이 없어서 빛과 같은 속도로 퍼진다고 봐요. 2017년에 중력파와 빛이 거의 동시에 지구에 도착한 걸 관측해서 확인됐고요. 빛의 속도라는 이름은 우주의 속도 제한이 빛에 먼저 붙은 것 뿐이라, 질량이 없는건 뭐든 같은 속도로 달리는 거죠 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.늘리는 것과 미끄러 뜨리는건 다르기 때문인데, 탄성한계 안쪽에서 힘을 주면 원자와 원자를 잇는 결합이 스프링처럼 살짝 늘어나요. 원자 자리는 그대로고 간격만 벌어진 상태라 힘을 빼면 스프링이 되돌아가듯 원래 간격으로 돌아오죠. 그런데 탄성한계를 넘으면 원자층 하나가 통째로 옆으로 한 칸 미끄러져요. 옆자리에서도 원자는 똑같이 안정적으로 결합하니까 굳이 돌아갈 이유가 없고 그게 영구변형으로 남는 거예요.책장을 밀어보면 살짝 힘줄 땐 기울었다 제자리로 오지만 세게 밀면 바닥에서 미끄러져 그 자리에 그대로 서 있잖아요. 보통은 이 그림 하나로 탄성과 소성이 갈리는 지점이 잡혀요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.자유물체도는 문제 속 물체 하나만 떼어내서 그 물체가 받는 힘만 화살표로 그리는 그림이에요. 방법 자체는 간단한데, 물체를 점이나 네모로 그리고, 중력은 아래로, 바닥이 떠받치는 힘은 위로, 줄이 당기면 줄 방향으로, 마찰은 움직임 반대 방향으로 화살표를 붙이면 끝이에요. 물체가 남에게 주는 힘은 절대 안그리고 오직 받는 힘만 그린다는 게 규칙이에요.이게 필수 도구가 된 이유는 사람 머리가 힘을 동시에 여러 개 추적하는 데 약하기 때문이에요. 경사면에 상자가 있고 줄로 당기고 마찰까지 있으면 머릿속으로만 계산하다 하나쯤 빠뜨리기 딱 좋아요. 그림으로 그리면 놓친 힘이 눈에 보이고, 어느 힘이 어느 방향인지 헷갈리지 않아요.그리고 뉴턴 법칙은 결국 힘의 합을 구하는 식인데, 자유물체도가 있어야 어떤 힘을 더하고 빼야 하는지가 정해져요. 화살표를 x축과 y축으로 나눠서 각 방향으로 더하기만 하면 식이 자동으로 세워지거든요. 그래서 대학에서 정 역학이나 동역학을 배울 때도 이 그림 없이 문제 시작하면 감점하는 교수님이 있을정도예요.제 경험상 문제를 못 푸는 경우 대부분이 계산실수가 아니라 힘 하나를 빠뜨렸거나 방향을 거꾸로 잡은 거였어요. 자유물체도는 그 실수를 시작단계에서 잡아줄 수 있을 거에요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.점성은 액체 속 분자들이 서로를 얼마나 붙잡고 잇느냐로 결정돼요. 액체가 흐른다는 건 분자층들이 서로 미끄러지며 지나가는 건데, 분자끼리 끌어당기는 힘이 셀수록 이 미끄러짐이 뻑벅해져요.물 분자는 작고 단순해서 서로 붙었다 떨어졌다를 빠르게 반복해요. 반면 꿀은 대부분 포도당과 과당 같은 당분자인데, 이 분자들은 표면에 수산기가 잔뜩 붙어 있어서 이웃 분자와 여러 군데에서 동시에 손을 잡아요. 게다가 물보다 훨씬 크고 울퉁불퉁한 모양이라 서로 걸리적거리기까지 하죠. 한 분자가 움직이려면 주변 여러 분자와 잡은 손을 다 풀어야 하니 흐름이 느려질 수 밖에 없어요. 사람 몇명이 손을 놓고 걷는 것과 수십 명이 팔짱을 끼고 걷는 것의 차이죠.여기에 꿀은 물이 20%도 안되는 진한 농축액이라 당분자끼리 빽빽하게 붙어잇어요. 그래서 온도를 올리면 분자들이 활발히 움직이며 잡은 손이 자주 풀리니 꿀이 갑자기 묽어지는 거고, 냉장고에 넣으면 거의 굳은 것처럼 되는 거예요.같은 액체라도 분자 크기와 서로 붙잡는 힘이 다르면 흐르는 속도가 수천 배까지 차이 날 수 있는거죠 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.결론은 안돼요. 적외선 온도계는 물체가 스스로 내뿜는 적외선을 받아서 온도를 계산하는 장치인데, 공기는 이 적외선을 거의 내뿜지 않거든요. 산소나 질소 같은 공기의 주 성분은 적외선을 흡수하지도 방출하지도 않는 투명한 기체라, 온도계 입장에서는 그냥 없는 것과 바찬가지예요.그래서 허공을 향해 쏘면 공기를 뚫고 지나가서 그 뒤에 있는 벽이나 하늘, 나무 같은 물체의 온도를 읽어와요. 방 안에서 허공에 쏘면 맞은편 벽 온도가 나오고, 맑은 밤하늘에 쏘면 영하 수십 도가 찍히는 것도 그 때문이에요. 유리창 너머를 보려는데 유리에 비친 내 얼굴만 보는 것과 비슷한 상황이에요.공기 온도를 재고 싶으면 공기와 직접 닿아서 열을 주고 받는 접촉식 온도계를 써야 해요. 온도계 끝이 공기와 같은 온도가 될 때까지 기다리는 방식이라 좀 느리지만 그게 정확한 방법이에요. 적외선 온도계는 눈에 보이는 표면 전용이라고 생각하시면 돼요. :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.질문에서 정확히 짚으셨는데, 두드릴 때 금속의 결정 구조가 실제로 바뀌고 그게 성질을 바꿔요. 금속 내부는 원자들이 규칙적으로 줄지어 쌓인 결정 알갱이들이 모여 있는데, 이 원자층들이 서로 미끄러지면서 모양이 변해요. 그런데 완벽하게 정렬된 게 아니라 곳곳에 원자 배열이 어긋난 결함이 있어서, 두드리면 이 어긋난 자리가 이동하며 변형이 일어나요.문제는 두드릴수록 이 결함이 기하급수적으로 늘어난다는 거예요. 처음엔 결함이 매끄럽게 움직이며 모양이 잘 잡히지만, 결함끼리 서로 뒤엉키기 시작하면 더 이상 원자층이 미끄러지기 어려워져요. 실이 엉키면 잡아당겨도 안 풀리는 것처럼요. 그래서 금속이 단단해지고 변형에 저항하는데, 이걸 가공경화라고 불러요. 대신 유연함을 잃어서 계속 두드리면 어느 순간 금이 가고 부러지죠. 철사를 반복해서 구부리면 딱딱해지다가 결국 끊어지는 게 이 현상이에요.그래서 대장장이가 두드리다가 불에 넣기를 반복하는 거예요. 열을 가하면 원자들이 활발히 움직이면서 엉킨 결함이 풀리고 결정이 새로 정돈돼요. 굳어진 금속이 다시 부드러워지니 또 두드릴 수 있게 되는 거죠. 두드림으로 굳히고 불로 풀어주는 이 반복이 칼 만드는 기술의 포인트에요. :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.재료가 망가지는 일은 대부분 표면에서 시작되기 떄문이에요. 녹은 공기와 물이 닿는 표면에서 생기고, 마모는 다른 물체와 스치는 표면에서 일어나고, 금이 가는 것도 표면의 미세한 흠집에서 출발해요. 속살은 겉이 뚫리기 전까지는 사실상 아무 공격도 안받아요.그러니까 재료의 수명을 결정하는 건 몸통 전체가 아니라 바깥 몇 마이크로미터인 셈이에요. 성벽이 튼튼하면 성 안이 안전한 것과 같아서, 표면만 단단하거나 잘 안 녹슬게 바꿔주면 안쪽은 원래 성질 그대로 오래 버틸 수 있어요. 오히려 속은 무르고 잘 휘어지는 성질을 남겨두는 게 충격을 흡수 하는 데 유리하고, 겉만 단단하게 하는 게 전체를 단단하게 만드는 것보다 부러질 위험도 적어요.비용 면에서도 합리적이에요. 부품 전체를 값비싼 내식성 합금으로 만들면 무게와 가격이 감당이 안 되지만, 싼 철로 몸을 만들고 표면에만 크롬이나 세라믹을 얇게 입히면 같은 효과를 훨씬 싸게 얻어요. 제가 현장에서 보는 반도체 장비 부품들도 몸통은 알루미늄이지만 표면 처리 하나로 수명이 몇 배 차이 나는 경우가 흔해요.공격이 겉에서 오니까 방어도 겉에서 하면 되는거죠 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.종이 한 장이 잘 타는 건 얇아서 사방이 산소와 맞닿아 있기 떄문이에요. 불이 붙으려면 연료와 열과 산소 세 가지가 다 있어야 하는데, 낱장은 앞뒤로 공기가 넉넉하니 순식간에 타버리죠.그런데 책은 종이 수백 장이 빈틈없이 눌려 있는 덩어리예요. 겉장은 공기와 닿아 있으니 타지만 안쪽 페이지 사이에는 산소가 거의 못 들어가요 연료는 잔뜩 있는데 태울 산소가 없는 상황인 거죠. 게다가 종이는 열을 잘 전달하지 못하는 재질이라 겉이 아무리 뜨거워도 그 열이 안쪽까지 스며드는 데 시간이 오래 걸려요. 촘촘히 겹친 종이는 오히려 단열재 역할을 하는 셈이에요.그래서 책을 태우면 겉이 까맣게 그을리다 불이 사그라지고, 안쪽은 멀쩡한 경우가 많아요. 통나무가 잔가지보다 훨씬 늦게 타는 거소가 똑같은 이유예요. 책을 진짜 태우려면 페이지를 펼치거나 찢어서 공기가 들어갈 틈을 만들어야 하는게 이런 이유에요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.맞아요, 굴절 때문이에요. 빛은 물속에서 공기로 나올 때 속도가 빨라지면서 수면에서 방향이 꺾여요. 물속 발에서 출발한 빛은 원래 비스듬히 올라오다가 수면을 통과하는 순간 더 눕혀진 각도로 꺾여 눈에 들어와요.그런데 우리 뇌는 빛이 꺾였다는 걸 몰라요. 그냥 눈에 들어온 방향으로 쭉 직선을 그어서 물체가 거기 있다고 판단하죠. 꺾인 빛을 거꾸로 연장하면 실제 발보다 훨씬 얕은 지점에서 만나기 떄문에 발이 위로 떠오른 것처럼 보이고, 결과적으로 다리 전체가 짧아 보이는 거죠.물속에 잠긴 부분은 실제 깊이의 3/4 정도 위치에 있는 것처럼 보인다고 알려져 있어요.휘어져 보이는 것도 같은 이유인데, 공기 중에 있는 허벅지는 제자리에 보이는데 물속 종아리만 위로 떠 보이니까 수면을 경계로 다리가 꺾인 것 처럼 연결 되는 거죠. 컵에 꽂은 빨대가 수면에서 부러진 듯 보이는 것과 완전히 같은 현상이에요.그래서 물고기를 작살로 잡을 때 보이는 곳보다 조금 아래를 노리라고 하는거에요. 눈에 보이는 위치와 진짜 위치가 다르다는 걸 경험으로 알고 있었던거죠 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.가장 널리 알려진 설명은 비율의 문제예요. 열 살 아이에게 1년은 인생의 10분의 1이지만 쉰 살에게 1년은 50분의 1이거든요. 같은 1년이라도 지금까지 살아온 시간에 견주면 점점 작은 조각이 되니까 상대적으로 짧게 느껴지는 거예요.또 하나는 기억이 얼마나 촘촘하게 남느냐예요. 뇌는 새로운 경험을 할 때 기억을 훨씬 세세하게 저장해요. 어릴 때는 처음 겪는 일이 매일 쏟아지니 하루하루가 꽉 찬 기억으로 남고, 나중에 돌아보면 그 시절이 길게 느껴지죠. 반면 어른이 되면 출근하고 밥 먹고 잠드는 익숙한 일상이 반복돼서 뇌가 굳이 세세하게 기록하지 않아요. 기억에 남는게 적으니 돌아보면 한 해가 순식간에 지나간 것처럼 느껴지는 거예요. 여행 갈 때는 길고 돌아올때는 짧게 느껴지는 것 처럼요내 나이에 깜짝놀라는 것도 이 때문인데, 기억속 시간의 양과 실제 흐른 시간이 어긋나 있으니 숫자를 보면 낯선 거죠. 그래서 시간을 늦추고 싶으면 새로운 걸 자주 해보라는 조언이 나오는 거예요. 낯선 곳에 가거나 새 취미를 배우면 뇌가 다시 촘촘히 기록하기 시작하거든요. 시간이 빨라진 게 아니라 기록이 성글어진 거라고 생각하면 조금 위로가 되지 않을까 싶어요 :)