안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.
Q. 배가 물 위에 떠 있을 때, 존재하는 힘의 경우
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.제가 이해한게 맞다면 배가 물 위에 떠 있을때 배와 관련된 힘들이 어떤 것들이 있는지 고민하시는 것 같습니다.질문자님이 말씀하신 힘들은 당연히 존재하는 힘들이 맞습니다. 거기에 조금 더 보태자면 공기가 배를 누르는힘(공기가 지구에 끌어당겨지는 힘)이 있을 수 있습니다여기서 관점을 더 크게 생각해보면 지구는 자전운동을 하고 있습니다. 따라서 지구의 자전에 의한 원심력이 배에도 미치게됩니다.한번 더 관점을 더 크게 생각해보면 지구는 태양 주위를 공전하고 있습니다. 당연히 이 때문에 공전에 의한 원심력이 생기게됩니다. 또한 주변에 있는 천체인 달, 태양 등의 중력에도 영향을 받습니다.이런식으로 점점 확장해나가면 영향이 미미하지만 우주에 있는 천체들에게 영향을 받게 됩니다.답변이 조금이나마 도움이 되기를 바랍니다.감사합니다.
Q. 영구기관의 기준과 영구기관에 대해 알려주세요!
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.질문에 말씀하신 자석이 포함된 움직이는 장치는 정확히 어떤 것인지 알 수는 없지만 영구기관이 아니라 에너지 손실이 아주 적게 설계된 기관일 것입니다.영구기관이란 한번 외부에서 동력을 넣으면 그 이후에는 아무런 동력을 더 이상 주지 않아도 영구적으로 동작하는 기관을 의미합니다. 보통 열역학 법칙을 통해 이론적으로 영구기관은 실존할 수 없다라고 많이들 설명하고는 합니다. 저는 간단한 예시로 설명을 해드리고자 합니다.움직임을 가진 기관이라는 것은 어떻게든 구동부가 존재합니다. 형태는 피스톤형, 회전현, 관절형 등 여러가지겠지요. 어떤 형태든 기구적으로 마찰이 발생하게 됩니다.(우주에서도 마찬가지 입니다) 마찰시에는 분자에서 분자로 에너지가 전달되고 이 과정에서 일부 에너지는 열 에너지로 변환됩니다. 그리고 이 열 에너지는 주변으로 퍼져나가게되고 다시 모아서 쓸 수 없게 됩니다. 즉 에너지 손실이 생기는 것이죠.영구기관이란 물리법칙을 위배하는 가상의 개념이기 때문에 차근차근 깊게 고민해보면 여러 모순들이 많이 있습니다. 어떤 모순들이 있는지 생각해보고 고민하면 물리학적으로 많은 공부가 되지 않을까 생각됩니다.답변이 조금이나마 도움이 되기를 바랍니다.감사합니다.
Q. 전자기 유도 현상에서 자기장의 세기가 변하게 되 왜 전류가 유도 되는 건가요?
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.여러가지 물리현상들을 배우다보면 굉장히 많은 현상이 관성과 연관이 있다는 것을 알 수 있습니다. 관성이란 어떠한 움직임이나 에너지가 초기 상태에서 변하지 않으려하는 현상을 의미합니다.이는 한방향으로 진행하는 운동에서도 나타나고(앞으로 걷던 사람이 발이 돌에 걸리면 앞으로 넘어짐), 회전운동에서도 나타나고(날계란을 돌리다가 잠깐 멈추고 다시 손을 놓으면 다시 돌아감), 전자기 현상에서도 나타납니다.자기장이 있던 곳에서 그 세기가 변하면 자연적으로 그와 반대대는 방향으로 자기장이 형성되고자 합니다. 이 반대대는 자기장을 형성하기 위해 유도기전류가 발생하게 됩니다. 사실이는 물리학을 심도 있게 배우지 않은 분들에게 설명하기 위해 개념적인 설명을 드린 것입니다. 더 심도있게 설명을 드리자면 원자 내에 존재하는 원자핵과 전자의 움직임, 외부자기장에 의한 전자의 움직임과 이때 발생히는 자기장들의 방향에 의해 상쇄됨 등을 설명드려야합니다. 너무 여러 개념을 한꺼번에 설명드려야하여 최대한 이해히기 쉽도록 전달해드리고자 하였습니다.답변이 조금이나마 도움이 되었기를 바랍니다.감사합니다.
Q. 영화에서 나오는 시간여행 같은건 실제로는 불가능한건가요?
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.현재의 기술력으로는 시간여행은 불가능합니다. 다만 미래에는 어떨지는 아무도 모르는 것이라고 생각합니다.철기시대에도 몇몇 사람들은 비행하는 이동수단이 생길수도 있지 않을까 상상한 사람들이 있었을수도 있습니다. 그와 마찬가지로 우리가 지금 타임머신을 상상하는 것이 몇천년 뒤에는 현실이 될 수도 있습니다.현재의 몇몇 과학자들은 빛보다 빠르게 이동하는 것이 시간여행의 단서가 될 수 있다고 생각하고 있습니다. 개념적으로 빛보다 빠르게 이동한다면 지금보다 과거에 일어난 빛을 관측할 수 있기 때문입니다.또한 빛보다 빠른 가상의 입자인 타키온을 이론적으로 검토해보면 빛보다 빠르기 위해서는 시간이 실수가 아닌 허수로 분석이 됩니다. 이는 우리가 사용하고 느끼는 것과 다르게 시간을 받이들이는 물질이 이있을 수도 있다는 것이고, 만약 미래에 이러한 입자를 발견하고 다룰 수 있을 정도로 기술이 발전한다면 시간여행까지 가능 할 수도 있습니다.물론 현재는 그 가능성이 매우 희박하지만, 그 누구도 시간여행의 가능성이 0%라고 이야기 하기는 힘들다고 생각합니다.답변이 조금이나마 도움이 되길 바랍니다.감사합니다.
Q. 전자기파중에 파장이 큰 전자기파가 벽 통과를 잘하는 이유가 진동수가 작기 때문인가요?
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.파장이 어떠한 물질을 통과하는지 못하는지를 결정하는 것은 그 물질의 특징에 의해 결정됩니다. 물질을 구성하는 원자와 분자들의 에너지 준위에 해당하는 에너지, 본딩 에너지, 여러가지 물질이 섞여 있다면 이 물질들의 두께, 굴절률, 순서 등에 따라서 어떤 파장의 전자기파가 투과가 되는지, 반사가 되는지, 흡수가 되는지의 정도가 결정됩니다.일반적인 벽을 구성하는 물질인 콘크리트는 전자기파를 거의 투과시키지 않습니다. 우리가 라디오파나 다른 방에서 와이파이 등을 사용하는 것은 전자기파의 회절 현상을 이용한 것입니다. 즉 벽을 투과한 것이 아니라 벽을 우회해서, 문틈 등 작은 틈으로 들어오는 전자기파를 사용하는 것입니다.아마 질문하신 장파장의 전자기파는 테라헤르츠파를 의미하시는 것으로 보입니다. 차세대 통신인 6G에서 사용될 파장으로 관련 뉴스기사 등에서 쉽게 찾아 볼 수 있습니다. 테라헤르츠는 파장이 우리가 볼 수 있는 가시광에 비해 약 300배 정도 긴 전자기파입니다. 파장이 너무 길어 앞서 언급했던 여러 물질들과 반사, 흡수 등의 상호작용이 잘 일어나지 않습니다.즉 엄청나게 파장이 긴 전자기파가 벽을 통과하는 이유는 벽을 구성하는 물질들과 상호작용을 하기 위한 조건이 맞지 않아서 입니다.답변이 조금이나마 도움이 되길 바랍니다.감사합니다.