안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.
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.
Q. 자석이 붙는 까닭은 무엇이며 원리가 궁금합니다.
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.자석은 정말 어릴때부터 접하고 같은 극끼리는 밀어내고 다른 극끼리는 끌어당긴다는 정말 단순화한 결과만 받이들이고 넘어가게됩니다. 하지만 이 원리를 정확하게 설명하기 위해서는 많는 사전 정보들이 필요합니다.기본적으로는 전하라는 개념을 알아야하고 자기장과 전하의 움직이는 방향에 따라 생기는 힘을 설명하는 로렌츠의 법칙을 알아야하고, 자석이란 물질의 특성을 알기 위해 쌍극자모멘트라는 개념까지 알아야 설명을 할 수 있습니다. 한번의 답변으로 모든것을 설명드리기는 힘들기에 간략화하고 단순화해서 답변을 드려보도록 하겠습니다.원자 주위에는 전자들이 회전을 하고 있습니다. 일반적인 물질들은 이 전자들의 회전 방향이 무작위이기 때문에 아무런 자기장을 만들지 않습니다. 그러나 자석은 이 전자들의 회전 방향이 일정해서 자기장을 만들어내는 물질들을 뜻합니다.자기장 내에서 전자가 움직이는 방향에 따라 힘을 받는 방향이 정해지는데 같은 극끼리 바라보면 내 전기장에 의해 상대편 전자가 밀려나는 방향으로 힘을 받게됩니다. 이 힘의 방향은 로렌츠 법칙으로 설명이 가능합니다.사실 리차드 파인만이라는 걸출한 물리학자가 일반인에게 같은 질문을 받은적이 있으나 사전 지식이 없으면 설명해도 의미가 없다라고 답변을 거부한 일화가 있는 어려운 문제입니다.글로 설명을 듣기보다는 주변에 적당한 지인이 있다면 구두로 설명을 듣는 것을 추천드립니다.감사합니다.
Q. 미사일도 아니고 K9의 포탄이 어떻게 정확하게 목표물을 맞출 수 있는지 궁금합니다.
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.K9 자주포는 말씀하신대로 유도장치가 포함된 미사일이 아닌 포탄입니다. 따라서 포를 쏘는 위치, 타격 목표지점의 위치를 기반으로 포탄 발사 각도를 계산하여 사격 하게 됩니다.(이때 위치란 고도 정보를 포함합니다)나와 적의 위치를 알고 있어야 정확하게 명중시킬 수 있습니다. 그 이야기는 적군의 위치를 탐색해줄 다른 아군이 필요합니다.물론 자주포 내에도 전자광학장비가 포함되어 있기에 자체적으로 적군 위치를 파악 하고 사격 할 수는 있지만 k9의 사격거리(360km)의 이점을 최대한 살리기는 힘듭니다.(자체적으로 사격 시 정밀도가 떨어질 수 밖에 없습니다)감사합니다.
Q. 상대성 이론은 쉽게 풀어서 설명이 가능한가요?
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.질문이 짧지만 그 안에 포함된 내용이 매우 방대하네요.상대성이론은 너무 유명한 알버트 아인슈타인이 만든 이론입니다. 상대성이론은 특수 상대성 이론과 일반 상대성 이론으로 구분됩니다.특수 상대성 이론은 등속운동 하는 물체를 등속운동하는 관찰자가 바라보았을때 어떻게 보이는지에 대한 이론입니다. 이때 등속이란 빛의 속도에 근접한 속도를 의미합니다. 여기에서 유명한 빛의 속도는 관찰자의 속도와 무관하게 동일하다라는 이론이 포함됩니다. 속도가 다른 관찰자들이 빛의 이동방향으로 움직이며 한개의 물체를 바라보았을때 이를 관찰하기 위한 빛을 인식하는데 시간 차이가 생기게 됩니다. 빛과 같은 방향으로 이동하기 때문에 속도가 빠를수록 빛을 받는게 시간이 더 소요됩니다. 빛의 속도는 같은데 빛이 이동해서 관찰하는데 소요시간이 다르다는 것은 결국 같은 거리를 관찰자마다 다르게 받아들인다는 것과 같은 의미가 됩니다. 이로 인해 공간 수축 등의 개념이 발생합니다.일반상대성이론은 강력한 중력은 공간을 휘게 만들 수 있는 것에서 시작합니다. 이를 바탕으로 중력으로 인해 빛이 휘어지는 현상 등을 설명 할 수 있으며, 중력과 관성은 동일한 개념이다 라는 내용을 포함하게 됩니다.특수 상대성이론은 고전역학에서 풀지 못했던 물체가 빛의 속도에 근접하게 움직일때의 현상들을 설명해내었고, 이는 현재 위성 GPS 좌표 계산 등에서 적용되고 있습니다.일반 상대성이론은 천체의 움직임과 천체의 관측 내용을 분석하는데 많은 도움이 되고 있습니다. 또한 강력한 중력의 대표적인 천체인 블랙홀 등의 연구에바탕이 되고 있습니다.감사합니다.
Q. 빛이 굴절, 반사될 때는 빛의 속도가 줄어드나요?
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.빛은 매질에 따라서 속력이 바뀝니다. 우리가 일반적으로 말하는 빛의 속력은 진공에서의 빛의 속력을 의미합니다. 공기도 굴절률이 있는 매질이고, 그 외의 유리 등은 공기보다 굴절률이 큰 매질입니다.빛이 굴절하기 위해서는 다른 매질을 통과해야하기에 다른 물질을 통과하는 동안은 빛의 속력이 바뀌게됩니다. 특수한 경우가 아니면 빛을 투과하는 매질은 공기보다 굴절률이 크기때문에 매질을 투과하면사 속력이 느려집니다.반사하는 경우도 동일합니다. 우리가 보기에는 거울표면에서 빛이 반사되는 것처럼 보이지만 대부분의 거울은 여러겹의 층으로 구성되어 있습니다.(금속을 연마해서 사용하는 거울은 한겹으로 되어있습니다.)반사하는 순간 다른 매질을 투과하고 그 이후 반사되는 원리를 가지기에 반사되는 순간에도 빛의 속력은 매질에 따라 변하게 됩니다.감사합니다.