안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.
Q. 롤러코스터에서 원이 최고점 일 때360회전이 가능한가요?
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.첨부하신 그림에서 다른 동력이 없다면 롤러코스터는 360도를 돌 수 없습니다. 왜냐하면 롤러코스터는 처음 위치보다 더 높은 위치로는 올라갈 수 없기 때문입니다.360도를 돌기 위해서는 출발 위치의 높이가 360도의 최고점 위치보다 높아야합니다. 또는 출발시에 다른 동력이 필요합니다.이를 물리학적으로 표현하자면 역학에너지 보존법칙으로 설명할 수 있습니다.초기의 (운동에너지 + 위치에너지) = 나중의 (운동에너지 + 위치에너지)를 만족해야합니다.감사합니다.
Q. 노이즈 캔슬링 기술은 어떤 원리를 이용한 기술인가요?
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.노이즈 캔슬링 기술은 파동의 상괘 간섭을 이용한 기술입니다. 소리 또한 파동의 일종이기 때문에 같은 주파수와 진폭을 가지지만 위상이 반대인 소리와 동시에 들으면 아무런 소리를 들을 수 없게 됩니다.기본적인 노이즈 캔슬링의 방식은 실시간으로 들리는 소리의 진폭, 주파수, 위상을 파악한 다음에 동시에 그와 위상이 반대되는 소리를 내는 것입니다. 이러한 방식을 이용하기 때문에 주기적인 소음은 노이즈캔슬링이 잘 되지만, 불규칙적으로 나는 소리는 완벽하게 노이즈 캔슬링하기 어렵습니다.노이즈 캔슬린 기술은 대중에게 상용화된지 오래되지 않았지만, 기술이 개발되고 사용되어 온지 약 40년 가까이 되었습니다. 주기적으로 큰 소음에 노출되면 귀에 장애가 발생할 수 있습니다. 이를 피하기 위해 항공기 조종사를 위한 노이즈 캔슬링 헤드폰이 가장 먼저 개발되었습니다.감사합니다.
Q. 층간소음의 발원지가 반드시 위층이 아닌 이유는 소리의 어떤 성질 때문인가요?
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.소리는 파동 중 하나입니다. 파동의 큰 특징들 중 회절과 공명이라는 것이 있습니다.회절이란 파동이 직선으로만 진행하지 않는 것을 뜻합니다. 예를 들어 작은 구멍을 통과한 파동을 휘어지면서 넓은 공간으로 퍼집니다. 조그미한 문틈으로 들어온 소리가 방 전체로 퍼지는 것이 이때문입니다.공명이란 파동의 주파수가 매질 내의 고유주파수등과 맞아떨어질때 진폭이 커지는(소리가 커지는) 현상입니다. 살랑거리는 바람에 큰다리가 무너진다던가, 고음의 목소리에 유리잔이 깨지는 것이 그 예입니다.위의 두가지 특징을 모두 합치면 윗층이 아닌 다른 곳에서 발생한 소음이 회절을 통해서 여러 경로를 통해서 우리집으로 도달 할 수 있습니다. 물론 대부분은 그 과정에서 소리가 약해지게됩니다. 운이 나쁘게도 소리가 전달되는 경로 내에 공진이되는 구조나 물체가 있다면 소음이 크게 들릴 수도 있습니다.감사합니다.
Q. 탁구공과 쇠구슬이 동시에 자유낙하 운동을 했을 때 쇠구슬이 먼저 떨어지는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.해당 질문에서 탁구공과 쇠구슬의 크기와 모양은 동일할 것으로 예상됩니다. 이를 가정하고 설명드리겠습니다.탁구공과 쇠구슬을 같은 높이에서 떨어뜨리면 동일한 중력가속도를 받기 때문에 동일한 가속도를 같게 됩니다. 또한 탁구공과 쇠구슬은 자유낙하 운동을 할때 공기의 저항을 받게됩니다. 이때 공기 저항의 크기를 결정짓는 것은 물체의 크기, 모양, 속력입니다. 떨어지는 물체의 질량은 공기의 저항과 무관합니다.즉 탁구공과 쇠구슬의 공기 저항력은 속도가 같다면 동일합니다.자유낙하하는 물체가 받는 힘의 총합은 (질량 x 중력가속도) - 공기 저항력 입니다.결론적으로 탁구공과 쇠구슬 중 쇠구슬의 질량이 더 크기 때문에 낙하하는 방향으로 더 큰 힘을 받게되고 더 빨리 떨어지는 것입니다.추가로 공기저항력이 없는 진공상태에서는 두 물체의 가속도가 같이 때문에 동시에 바닥에 떨어지게됩니다.감사합니다.
Q. 자유낙하 운동을 할 때, 물체의 속력이 증가된다고 하는데요 물체에 주는 힘의 양은 변하지 않는데 어떻게 속력이 증가할수 있는건가요?
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.질문자님께서 힘과 속력의 관계를 약간 헷갈려하시는 것 같습니다.F=ma 란 공식을 아실 것 이라 생각합니다. 한글로 쓰면 [힘 = 질량 x 가속력] 이란 뜻으로, 질량이 일정하다면 힘은 가속력과 같다는 의미입니다.질문자님이 질문하신 내용을 다시 써보면물체에 주는 가속력의 양이 변하지 않고 일정한데 속력이 왜 증가하냐라고 쓸 수 있습니다.가속력이란 한자뜻을 풀이하면 속력을 더한다 라는 뜻입니다. 가속력이 일정하게 있기 때문에 속력이 계속 증가하는 것입니다.혹시 그래도 헷갈려하실수도 있으니 더 쉬운 예를 들자면 장난감 자동차를 손으로 툭 건드리면 장난감이 움직일 것입니다. 움직이고 있는 장난감을 한번 더 같은 방향으로 툭 건드리면 더 속력이 빨라질 것입니다. 당연히 더 많이 반복 할수록 더 빨라지겠지요.위의 예에서 툭 건드리는 것이 힘을 가하는(가속력을 주는) 것과 동일한 의미입니다. 더 여러번 또는 더 오랫동안 힘을 가할수록 속력은 더 빨라지게됩니다.감사합니다.