안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.
물리
Q. 연결되어 있는 두 물체에서 역학적 에너지가 보존되는 건가요?
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.질문 주신 내용을 듣고 저는 그림과 같이 물체 A와 물체 B가 연결되어 있다고 상상을 하였습니다. 첨부된 그림을 확인해주세요.역학적 에너지 보존이란 물체의 운동에너지와 위치에너지의 합이 일정한 것을 의미합니다.그림에서는 물체 A는 떨어지고 물체 B는 끌려 올라갈 것입니다.(마찰력이 크지 않은 경우)물체 A와 물체 B의 운동에너지는 증가할 것이고, 물체 A의 위치에너지는 줄고 물체 B의 위치에너지는 증가합니다.이때 모든 운동에너지와 위치에너지의 합은 같습니다.조금 더 첨언을 하자면, 모든 에너지는 사라지지 않습니다. 다른 형태의 에너지로 변환 될 뿐입니다. 위에서 다루지는 않았지만 비탈면과 도르래에서도 마찰력이 발생할 것이고, 이때 마찰열이 발생합니다. 이러한 열 또한 에너지의 한 형태입니다.감사합니다.
물리
Q. 핵폭탄이 강력한 이유에 대해 과학적으로 설명해주세요~
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.핵폭탄이 강력한 이유는 다른 폭탄 대비 단위 무게당 생성하는 에너지가 크기 때문입니다.종류에 따라 원리가 다르기만 고전적인 인화성 물질이 탄두에 사용되는 경우, 인화성 물질이 고온에서 산소와 만나며 연소되는 힘을 이용하게됩니다.핵폭탄은 핵분열방식과 핵융합방식 두가지가 있습니다. 핵분열방식은 우라늄235와 특수한 원자들은 중성자와 반응하여 핵분열을하고 이때 엄청난 에너지를 뿜어내게됩니다. 특히 핵분열 과정에서 또다른 중성자를 생성하기 때문에 주면에 다른 우라늄 235 원자들이 있다면 연쇄적으로 폭발하게 됩니다. 핵융합방식은 일명 수소폭탄으로 가벼운 원자들이 합쳐져서 무거운 원자를 형성할때 발생하는 에너지를 이용하는 방식입니다.1945년에 히로시마에 투하한 ‘리틀보이’라는 핵분열폭탄은 일반 TNT 약 14킬로톤이 폭발하는 것과 동일한 폭발력을 지녔었다고 합니다.핵폭탄은 일반 폭탄대비 최소 수천배는 더 강력한 것이죠. 이는 원자들 간의 결합이나 분해시에 엄청난 에너지를 내뿜기 때문에 가능합니다.감사합니다.
물리
Q. 날개 없는 에어컨과 선풍기가 강한 바람을 만들어 내는 원리가 궁금해요~
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.우선 무풍 에어컨과 날개 없는 선풍기가 바람을 만드는 원리가 다릅니다.무풍 에어컨은 안에 날개가 존재합니다. 무풍 모드일때는 날개를 회전시키지 않고, 무풍 모드가 아닐때는 날개를 회전시켜서 바람을 만들어 냅니다.날개 없는 선풍기도 날개는 존재합니다. 선풍기를 지탱해주는 기둥 내에 조그마한 소형 FAN이 장착되어 있습니다. 이 FAN은 외부 공기를 빨아들여 선풍기의 원형 틀에 존재하는 틈으로 바람을 만들어줍니다.이때 바람의 속력이 빨라서 원형 틀 내부에 기압이 낮아지게 됩니다.(베르누이의 법칙 : 공기의 유속이 빠르면 기압이 낮아진다, 비행기가 뜨는 원리와 같음) 원형 틀 내부의 기압이 낮아지므로 주변의 공기들도 빨아들여서 내뿜게 됩니다.감사합니다.
물리
Q. 시간이 느려지면 빛의 속도도 느려지나요?
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.아인슈타인의 이론인 특수상대성이론에 의하면 빛의 속도는 언제나 일정합니다. 따라서 시간을 느리게 만드는 능력자가 있더라도 빛의 속도가 느려지는 것이 아닙니다.속력은 = 거리/시간 으로 보았을때 빛의 속도는 일정한데 시간이 느려진다면 거리 또한 줄어들게 됩니다. 이를 바탕으로 생각해보면 시간을 느리게 만들 수 있다는 것은 길이가 늘어나는 것과 동일한 효과를 가집니다. 즉 시간을 느리게 흐르게 하는 효과는 공간을 팽창시키는 능력과 동일하다고 생각 할 수 있습니다.감사합니다.
물리
Q. 수심이 깊은곳에서 스쿠버다이버들은 갑자기 떠오르면 안되는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.일명 잠수병 때문에 그렇습니다. 잠수병이란 수심이 깊은 곳에서는 수압이 높기 때문에 혈액 내에 기체(주로 질소)들이 피 속에 용해(녹아듬)되어 있다가, 물 밖으로 나오면 압력이 낮아져서 기체화가 되고 이 때문에 나타나는 증상들을 잠수병이라고 부릅니다. 혈관 내에 있는 피에서 갑자기 기체화가되어 공기방울을 형성할때 어느 부위나 장기에 영향을 끼치는지에 따라 1형, 2형, 3형으로 나누는데 심각한 경우(3형) 뇌에 영향을 끼쳐 뇌경색까지 이르게 할 수 있습니다.고압에서는 기체를 액체에 녹이는 현상은 일상생활에서도 쉽게 접할 수 있습니다. 바로 탄산수 제조기의 원리와 동일합니다. 탄산수도 물에 이산화탄소를 고압으로 넣어주면 물에 용해되게 됩니다. 이후 뚜껑을 열어두면 탄산수에서 기포가 올라오는 것을 볼 수 있는데, 이 기포가 혈액 내에서 생기는 것이 잠수병이라고 생각하시면 이해하기 쉬울것입니다.감사합니다.