답변 내역

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.두 금속이 열에 늘어나는 정도가 다르다는게 이유에요. 금속은 온도가 오르면 팽창하는데, 그 정도가 종류마다 달라요. 구리나 황동은 많이 늘어나고 니켈 합금은 거의 안 늘어나죠. 이 두금속을 얇게 붙여놓으면, 온도가 올라갈 때 한쪽은 길어지려 하고 한쪽은 버티니까 판 전체가 덜 늘어나는 쪽으로 휘어져요. 키가 다르게 자라는 두 사람이 손을 꼭 잡고 있으면 몸이 한쪽으로 기우는 것과 비슷해요.이 휘어짐이 그대로 스위치가 돼요. 평소에는 바이메탈이 전기 접점에 닿아 있어서 전류가 흐르다가, 온도가 설정값을 넘으면 판이 휘면서 접점에서 떨어져 회로가 끊기는 거죠. 식으면 다시 펴져서 접점에 붙고 전류가 흐르죠. 다르미가 뜨거워지면 저절로 꺼졌다가 식으면 다시 켜지기를 반복하는 게 이 원리예요. 전자 부품도 센서도 없이 금속 두 장의 성질 차이만으로 온도를 감지하고 스위치까지 작동시키는 셈이죠.구조가 단순하니 고장이 잘 안나고 전기도 안먹어서, 디지털 센서가 넘쳐나는 요즘에도 밥솥, 다리미, 전기장판 같은 곳에 여전히 쓰여요. :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.기호가 헷갈리는 건 대부분 영어 단어의 첫 글자라는 걸 몰라서 그래요. 연결해서 외우면 훨씬 수월해져요. F는 힘 Force, m은 질량 mass, a는 가속도 acceleration, v는 속도 velocity, s나 d는 이동거리, t는 시간 time, W는 일 Work, E는 에너지 Energy, P는 일률 Power, K나 KE는 운동에너지예요. 대문자 소문자가 헷갈릴 수 있는데 W는 일이고 w는 무게로 쓰는 식이라, 교과서에서 처음 나올 때 어떤 단어의 약자인지 한번씩 확인해두면 정리돼요.물리를 쉽게 푸는 방법은 공식 암기보다 단위를 잘 보는 거에요. 문제에서 kg이 나오면 질량, N이 나오면 힘이에요. 구하라는 값의 단위를 보면 어떤 공식을 쓸지가 거꾸로 보이는 경우가 많아요. J을 구하라면 일이나 에너지 공식 중 하나인거죠.그리고 문제를 읽자마자 식부터 세우지 말고 그림을 먼저그려보시면 물체 하나 그리고 받는 힘을 화살표로 표시하고, 주어진 값을 기호로 적어두면 어떤 공식에 뭘 넣을지 보이실거에요. :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.많이들 그렇게 알고 계신데 사실 육즙 밀봉은 과학적으로 틀린 설명이에요. 겉을 바싹 구워도 그 껍질은 방수막이 아니라서 안쪽 수분은 계속 빠져나와요. 실제로 겉을 태우듯 구운 고기와 그냥 구운 고기의 수분 손실을 측정한 실험들에서 차이가 없거나 오히려 센 불에 구운 쪽이 수분을 더 잃었다는 결과가 나왔어요.그런데도 예열이 중요한 건 맞아요. 이유가 다를 뿐인데, 뜨거운 팬에 고기가 닿으면 표면 온도가 순식간에 150도를 넘으면서 마이야르 반응이 일어나요. 고기의 단백질과 당이 반응해 갈색 껍질과 수백 가지 고소한 향 물질을 만드는 과정인데, 이게 구운 고기 특유의 맛을 내요. 팬이 미지근하면 이 반응이 일어나기 전에 고기에서 물이 배어나와 굽는 게 아니라 삶은 상태가 됃버려요. 겉은 허옇고 질긴데, 속의 수분은 수분대로 빠져나가죠.그러니까 예열은 육즙을 가두는 게 아니라 물이 고이기 전에 빠르게 겉면을 맛있게 만드는 작업이에요. 육즙을 지키고 싶다면 오히려 다 구운 뒤 몇분 쉬게 두는 게 효과적이에요. 뜨거울 때 바로 자르면 근육이 수축된 상태라 육즙이 쏟아지는데, 잠시 두면 육즙이 살 속에 다시 자리를 잡거든요.뜨거운 팬은 맛에 영향을 주고 레스팅이 육즙을 지킨다고 보시면 되요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.공정이 미세해 진다는 건 트랜지스터라는 전기 스위치를 더 작게 만든 다는 뜻이에요. 여기서 장점이 연쇄적으로 나아요.먼저 성능인데, 스위치가 작아지면 전자가 이동하는 거리가 짧아져서 켜고 끄는 속도가 빨라져요. 그리고 같은 손톱만 한 면적에 스위치를 훨씬 많이 넣을 수 있으니 한 번에 처리하는 계산량 자체가 늘어나죠. 같은 크기 아파트에 방을 더 많이 만들어 넣는 것과 비슷해요.전력 소비는 더 극적이에요. 스위치가 작을수록 한 번 켜고 끌 때 필요한 전기가 줄어들거든요. 스마트폰 배터리가 하루를 버티고, 노트북이 팬 없이 조용히 돌아가는 게 다 이덕분이에요. 요즘 AI 데이터센터 전기요금이 문제라는데, 미세 공정으로 갈수록 같은 계산을 더 적은 전기로 해내니 기업들이 비싼 최신 칩을 사는 거죠. 발열도 줄어드니 칩을 더 높은 속도로 돌릴 여유도 생기고요.칩 하나당 원가 측면도 있는데, 웨이퍼 한장에 나오는 칩 개수가 늘어나니 이론상 개당 비용이 내려가요. 다만 3나노, 2나노 쯤 되면 공장 짓는 비용과 장비값이 천문학적이라 이 장점은 예전만큼 크지 않아요.작아질수록 빠르고, 시원하고, 오래가는 칩이 된다고 보시면 돼요. 그래서 전 세계가 나노미터 몇개 줄이는데 수백조원을 쏟아 붓는 거죠 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.맞아요, 박수 소리는 사실 손바닥 사이의 공기예요. 박수 소리는 살이 부딪히는 소리라기보다, 두 손 사이에 갇힌 공기가 순간적으로 압축됐다가 손가락 틈으로 확 밀려나오면서 만드는 소리거든요. 풍선이 터질 때 고무가 아니라 갇혀 있던 공기가 터져 나오며 소리를 내는 것과 비슷한 구조예요.그래서 손 모양에 따라 소리가 확 달라져요. 손바닥을 오목하게 모아서 치면 공기가 갇히는 공간이 커져서 낮고 울리는 퍽 소리가 나고, 손을 쫙 편 채로 치면 공기가 옆으로 쉽게 빠져나가서 높고 날카로운 짝 소리가 나요. 같은 힘으로 쳐도 오목하게 만든 쪽이 공기를 더 세게 압축하니 소리도 크죠. 응원할 때 손을 살짝 둥글게 모아 치면 소리가 커지는 게 이 원리에요. :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.크리프를 이해하려면 금속이 완벽하게 굳어 있는 게 아니라는 점부터 봐야해요. 온도가 올라가면 원자들이 가끔 옆자리로 뛰어넘을만큼 활발해 지는데, 여기에 약한 힘이 계속 걸려 있으면 원자가 힘이 당기는 방향으로 갈 확률이 아주 조금 더 높아져요. 한 번의 이동은 하찮지만 수조개 원자가 수천시간 동안 그 방향으로 쏠리면 눈에 보이는 늘어남이 되요. 결정 속 어긋난 자리인 전위도 고온에서는 장애물을 기어올라 넘어가서 변형이 멈추지 않고 이어지구요.찐득한 엿을 생ㄱ가해보면, 차가운 엿은 힘을 줘도 버티지만 따뜻한 엿은 가만히 걸어두기만 해도 자기 무게로 천천히 늘어지잖아요. 금속도 녹는점의 40% 쯤 되는 온도만 넘으면 이런 흐름이 시작돼서, 터빈 날개나 발전소 배관은 순간 강도보다 크리프 수명을 기준으로 설계해요순간의 힘에 버티는 것과 오랜시간 버티는 건 전혀 다른문제인거죠 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.연필심은 흑연과 점토를 섞어 구운 거예요. 많이들 납이라고 생각하는데 납은 전혀 안들어가요. 1560년대 영국 컴브리아에서 순도 높은 흑연 덩어리가 발견 돼 막대기로 잘라 쓰던 게 시작이었고, 1795년 프랑스의 니콜라 자크 콩테가 흑연 가루에 점토를 섞어 굽는 방법을 개발하면서 지금의 연필심이 됐어요. 점토 비율이 높을수록 단단하고 연하게 써지는 H, 흑연 비율이 높을 수록 진하고 무른 B가 되는 거에요. 연필 자체는 이 심을 삼나무 같은 부드러운 나무 두 쪽 사이에 끼워 붙이고 깎아서 만들어요.샤프심은 기본 재료는 같은데 훨씬 가늘어야 해서 만드는 법이 달라요. 1915년 일본의 하야카와 도쿠지가 금속 샤프 펜슬을 실용화했는데, 이분이 나중에 샤프라는 전자 회사를 세운 사람이에요. 가는 심이 부러지지 않게 하려고 점토 대신 고분자 수지를 섞어 고온에서 구워요. 그래서 샤프심은 연필심보다 훨씬 단단하고 잘 안부러지는 거예요.지우개는 1770년 영국의 화학자 조지프 프리스틀리가 남미에서 온 천연 고무가 연필 자국을 문질러 지운다는 걸 발견하면서 시작됐어요. 문질러 지운다는 영어단어 rub에서 고무를 뜻하는rubber라는 이름이 나왔어요.ㅎ_ㅎ 미술용 떡 지우개는 특정 발명자가 알려져 있지 않고 20세기 초 화가들 사이에서 펴졌는데, 고무에 기름과 부드러운 충전재를 만힝 섞어서 찰흙처럼 손으로 주물러 모양을 만들 수 있게 한 건데, 문지르는 게 아니라 꾺 눌러서 흑연을 빨아들이듯 떼어내요. 그래서 종이가 안상하고 부분만 살짝 밝게 만들 수 있어 스케치에 쓰여요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.공명 때문에 가능한 일이에요. 모든 물체는 자기가 가장 잘 떨리는 고유한 진동수가 잇는데, 유리잔도 손가락으로 톡 치면 특정 음높이로 울리잖아요. 그 소리가 바로 유리잔의 고유 진동수예요.성악가가 정확히 그 음을 내면 유리잔이 소리에 맞춰 함께 떨리기 시작해요.소리도 물리적 접촉이 맞아요. 소리는 공기 분자가 앞뒤로 진동하는 파동이라 유리 표면을 초당 수백 번씩 밀엇다 당겼다 하고 있거든요. 한 번의 힘은 아주 약해요. 그런데 유리잔의 고유 진동수와 딱 맞으면 매번 미는 타이밍이 유리가 흔들리는 방향과 정확히 겹쳐서 진동이 계속 쌓여요. 그네를 밀 때 그네가 돌아오는 순간에 맞춰 살짝만 밀어도 점점 높이 올라가는 것과 같은 원리죠. 타이밍이 어긋나면 아무리 세게 밀어도 안커지고요.그렇게 쌓인 진동이 커지면 유리잔은 눈에 보일 정도로 일그러졌다 펴졌다를 반복해요. 유리는 늘어나는 데 약한 재질이라 어느 순간 그 변형을 못 버티고 금이 가는 거예요. 다만 실제로 깨뜨리려면 정확한 음을 상당히 큰 소리로 몇 초간 유지해야 해서 사람 목소리로는 매우 어렵고, 실험에서는 대부분 스피커로 증폭해서 보여줘요. :)

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 :)