안녕하세요. 강상우 전문가입니다.
생물·생명
Q. 총의 과학원리가 궁금해요! 총이 어떻게 생겨났나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.총의 과학원리는 다음과 같습니다.화약의 폭발총을 발사할 때는 화약의 폭발력을 이용합니다. 화약은 고체 상태에서 기체 상태로 급격하게 변하면서 엄청난 압력과 열을 발생시킵니다. 이 압력과 열이 탄환을 밀어내어 발사됩니다.총신의 원리총신은 탄환이 안정적으로 비행할 수 있도록 하는 역할을 합니다. 총신은 탄환이 움직이는 동안 회전을 일으켜 탄환이 안정적인 궤도를 유지하도록 합니다.조준기의 원리조준기는 사수가 정확하게 목표물을 맞출 수 있도록 도와주는 장치입니다. 조준기는 일반적으로 가늠자와 가늠쇠로 구성됩니다. 가늠자는 사수의 눈 높이에 위치하고, 가늠쇠는 목표물과 같은 높이에 위치합니다. 사수가 가늠자와 가늠쇠를 일직선으로 조준하면 탄환은 목표물을 정확하게 맞출 수 있습니다.총의 역사는 약 800년 전으로 거슬러 올라갑니다. 중국에서 처음으로 화약이 발명된 이후, 화약을 이용한 무기 개발이 시작되었습니다. 14세기에는 유럽에서 최초의 총이 발명되었고, 이후 총은 빠르게 발전하여 현대에 이르렀습니다.총의 발명은 인류의 역사에 큰 영향을 미쳤습니다. 총은 전쟁의 양상을 크게 바꾸었고, 사회와 문화에도 많은 변화를 가져왔습니다.
물리
Q. 바닥에 튕기면 많이 튀어 오르는 얌체공의 원리 는 무엇인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.얌체공이 바닥에 튕기면 많이 튀어 오르는 원리는 다음과 같습니다.탄성 : 얌체공은 붕사와 PVA(폴리비닐알코올)를 혼합하여 만든 물질로, 탄성이 매우 높습니다. 탄성이란 물체에 힘을 가했다가 힘을 제거하면 원래의 모양과 크기로 되돌아가는 성질을 말합니다. 얌체공은 탄성이 높기 때문에 바닥에 튕겼을 때 힘을 많이 받아서 멀리 튕겨 나갑니다.점성 : 얌체공은 점성이 낮습니다. 점성이란 물체가 흐르는 정도를 나타내는 성질입니다. 점성이 낮은 물체는 쉽게 흐르기 때문에 바닥에 튕겼을 때 공기 저항을 적게 받아서 멀리 튕겨 나갑니다.얌체공의 탄성은 붕사의 함량에 따라 달라집니다. 붕사의 함량이 높을수록 탄성이 높아지고, 튕겨 오르는 높이도 높아집니다. 또한, 얌체공의 크기가 작을수록 탄성도 높아지고, 튕겨 오르는 높이도 높아집니다.얌체공은 다음과 같은 방법으로 만들 수 있습니다.붕사 1g을 물 100ml에 녹입니다.PVA 10g을 물 100ml에 녹입니다.붕사 용액과 PVA 용액을 섞습니다.랩으로 용액을 덮어둔 후, 실온에서 24시간 동안 건조시킵니다.건조가 완료되면 얌체공을 꺼내서 사용할 수 있습니다.
전기·전자
Q. 전자레인지에 알루미늄 호일이나 금속등의 제품을 넣으면 왜 스파크가 튀기나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.전자레인지에 알루미늄 호일이나 금속 등의 제품을 넣으면 스파크가 튀는 이유는 전자파와 금속의 상호작용 때문입니다. 전자레인지는 마이크로파를 사용하여 음식을 가열합니다. 마이크로파는 전자기파의 일종으로, 전기장과 자기장의 진동이 동시에 일어나는 파동입니다.알루미늄 호일이나 금속 등의 제품은 전기전도성이 높습니다. 따라서 마이크로파가 금속에 닿으면 금속 내부에 전류가 흐르게 됩니다. 이 전류는 금속 표면에서 방전되어 스파크를 일으킵니다.스파크가 튀는 것은 전자레인지 내부의 부품에 손상을 줄 수 있습니다. 또한, 스파크로 인해 화재가 발생할 수도 있으므로 전자레인지에 금속 제품을 넣는 것은 절대 금물입니다.전자레인지에 금속 제품을 넣으면 스파크가 튀는 것을 방지하기 위해 다음과 같은 사항을 주의해야 합니다.알루미늄 호일, 금속 포일, 금속 젓가락, 금속 컵, 금속 접시 등을 전자레인지에 넣지 마세요.전자레인지에 넣을 수 있는 용기인지 제품의 표시를 확인해 보세요.전자레인지에 음식을 넣을 때는 금속 제품이 음식에 닿지 않도록 주의하세요.전자레인지를 안전하게 사용하기 위해서는 위와 같은 사항을 꼭 숙지하고 실천하시기 바랍니다.
지구과학·천문우주
Q. 인류가 점진적으로 진화한게 아니라는게 현재 과학계의 이론인데요. 지금 인류학은 어떻게 이어져온것으로 보는건가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.현재 과학계에서는 인류가 점진적으로 진화한 것이 아니라, 여러 종이 서로 교배하고 분화하면서 진화했다는 다계통 진화(multi-lineage evolution)이 지배적인 이론입니다.이러한 이론은 다음과 같은 근거에 의해 뒷받침됩니다.유전적 다양성인간의 유전적 다양성은 매우 크고 복잡합니다. 이는 인류가 하나의 종에서 점진적으로 진화했다는 가설과는 맞지 않습니다.동시에 존재했던 다양한 종고고학적 발굴을 통해, 아프리카에서 호모 사피엔스와 함께 호모 네안데르탈렌시스, 호모 하이델베르겐시스 등 다양한 종이 동시에 존재했다는 사실이 밝혀졌습니다. 이는 인류가 하나의 종에서 점진적으로 진화했다는 가설과는 맞지 않습니다.교배와 분화고고학적 연구를 통해, 호모 네안데르탈렌시스와 호모 사피엔스가 교배했다는 증거가 발견되었습니다. 또한, 호모 하이델베르겐시스와 호모 사피엔스가 분화했다는 증거도 발견되었습니다. 이러한 연구 결과는 인류가 여러 종이 서로 교배하고 분화하면서 진화했다는 다계통 진화 이론을 뒷받침합니다.따라서, 현재 인류학은 인류가 하나의 종에서 점진적으로 진화했다는 가설을 폐기하고, 다계통 진화 이론을 중심으로 연구가 이루어지고 있습니다.다계통 진화 이론에 따르면, 인류의 진화 과정은 다음과 같이 요약할 수 있습니다.약 300만년 전, 아프리카에서 호모 속(Homo)이 탄생했습니다.약 200만년 전, 호모 하빌리스가 등장했습니다.약 150만년 전, 호모 에렉투스가 등장했습니다.약 20만년 전, 호모 사피엔스가 등장했습니다.약 4만년 전, 호모 사피엔스가 아프리카를 벗어나 세계 각지로 확산되었습니다.이러한 과정에서, 여러 종이 서로 교배하고 분화하면서 인류가 진화했습니다. 호모 네안데르탈렌시스와 호모 사피엔스가 교배하여 현대인의 유전자에 약 2% 정도의 네안데르탈인 유전자가 남아 있다는 연구 결과가 이를 뒷받침합니다.물론, 다계통 진화 이론은 아직 완벽한 이론은 아닙니다. 인류의 진화 과정에 대한 연구는 계속 이루어지고 있으며, 새로운 연구 결과가 나오면 이론이 수정될 수도 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 중력이 없는 우주 환경에서 자라면 신체 구조와 근육 발달, 뼈 밀도 등은 어떻게 변화할 수 있을까요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.중력이 없는 우주 환경에서 자라면 신체 구조와 근육 발달, 뼈 밀도 등은 다음과 같은 변화를 겪을 수 있습니다.신체 구조중력은 신체의 중추를 중심으로 뼈와 근육을 잡아주는 역할을 합니다. 중력이 없으면, 뼈와 근육이 중력에 의해 눌리는 힘이 사라지기 때문에, 신체 구조가 변형될 수 있습니다.예를 들어, 우주비행사의 경우, 척추가 길어지고, 늑골이 넓어지며, 허리가 굽어지는 경향이 있습니다. 또한, 근육량이 감소하고, 골다공증이 발생할 위험이 증가합니다.근육 발달근육은 중력에 의해 저항을 받으면서 발달합니다. 중력이 없으면, 근육이 저항을 받지 않기 때문에, 근육량이 감소하고, 근력이 약해질 수 있습니다.우주비행사의 경우, 우주 비행을 마친 후, 근육량이 20% 이상 감소하는 것으로 알려져 있습니다. 또한, 근력이 약해져서, 평소에 하던 일도 힘들어질 수 있습니다.뼈 밀도뼈는 중력에 의해 눌리는 힘에 의해 강해집니다. 중력이 없으면, 뼈가 눌리는 힘이 사라지기 때문에, 뼈 밀도가 감소할 수 있습니다.우주비행사의 경우, 우주 비행을 마친 후, 뼈 밀도가 10% 이상 감소하는 것으로 알려져 있습니다. 또한, 골다공증이 발생할 위험이 증가합니다.이러한 변화는 우주 비행사의 건강과 안전에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서, 우주 비행을 하는 동안에는 근력 운동과 식이 요법 등을 통해 신체 구조와 근육 발달, 뼈 밀도를 유지하기 위한 노력이 필요합니다.또한, 우주 비행을 마친 후에도, 재활 치료를 통해 신체 기능을 회복하는 것이 중요합니다.