안녕하세요 김두환 전문가입니다.
Q. 우주정거장은 왜 회전을 하는지 궁금합니다.
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.영화속 우주정거장이 회전하는 이유는 인공중력을 만들어주기 위해서입니다.물체에 가속도가 작용하면 마치 힘이 작용하는 것처럼 느껴집니다. 차량이 갑자기 출발하거나, 갑자기 멈출 때 몸이 쏠리는 현상이 가속하는 상황에서 힘을 받게되는 현상입니다. 또한, 차량이 커브길을 돌 때 원심력이 작용해 몸이 쏠리게되는 현상도 같습니다. 이처럼 우주정거장을 회전시켜 원심력을 작용시킵니다. 이 원심력의 크기를 지구 중력크기에 맞추면 마치 우주정거장내에 중력이 작용하는 것 처럼 느껴지죠.
Q. 차가운 공기가 아래로 내려가는건 왜그런건가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.모든 물질은 분자, 원자 등 입자의 형태로 구성되어 있습니다. 이 점을 이용하여 설명해드리겠습니다.그전에, 온도라는 개념을 알고가셔야합니다. 온도는 물리적으로 입자들의 평균 운동에너지(활발한 정도)입니다. 즉, 온도가 높으면 입자들이 활발한 상태라는 뜻이며, 온도가 낮으면 활발하지 않고 정적인 상태입니다. 이제 본론을 이야기하면 어떤 물질의 온도가 높은 상태가 됩니다. 그리고 이 물질은 입자들로 구성되어있기 때문에 입자들이 활발한 상태가 될것입니다. 그러면 입자는 활발하게 움직임으로써 거리가 늘어날 것입니다. 그래서 물질이 팽창하는것이죠. 반대로 온도가 낮을 경우 입자들의 상태가 정적이기 때문에 거리가 줄어들 것입니다. 따라서 온도가 높으면 물질이 모여있는 정도가 작아 밀도가 작으며, 온도가 낮으면 밀도가 높아집니다. 그래서 차가운 공기는 밀도가 높아 가라앉는 것이죠.
Q. 블랙홀의 강한 압력과 강한중력의 원천이 어디인가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.블랙홀의 강한중력과 압력(위아래, 좌우로 눌리는 압력)의 원인은 블랙홀의 거대한 질량입니다.질량이 크면클수록 중력과 압력이 강해질 수 있는데, 거대한 질량체가 넓게 퍼져있지 않고 사건의 지평선 내부에 고밀도로 뭉쳐있기 때문에 우리가 경험하는 중력보다 강한 중력이 형성됩니다.
Q. 비행기가 날수있는 원리가 어떤것인지 설명해 주세요~
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.비행을 하는데 크게 두 가지 원리가 있습니다. 첫째, 양력을 얻는 원리가 있으며 둘째론 작용-반작용이 있습니다. 양력을 얻는 원리는 압력차에 의한 힘에 의한 것입니다. 비행체의 날개에서 주로 얻게되는데, 날개의 윗부분은 곡면으로, 아랫부분은 평평한 면으로 하여 윗부분에서 공기의 흐름, 유속을 빠르게 해줌으로써 압력을 낮추는 것입니다. 그러면 날개의 아랫부분에서 윗부분으로 힘을 받게되어 뜰 수 있습니다. 작용-반작용은 프로펠러에서 공기들을 지면으로 밀어내는 힘으로 비행체가 뜨는것을 의미합니다. 프로펠러를 회전시켜 공기를 지면으로 수직하게 튕겨내면서 비행체가 뜰 수 있는 원리인 것입니다.
Q. 하늘에다가 총을쏘면 총알은 어디로 떨어지나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.머리위로 쏜 총알이 다시 땅으로 떨어집니다. 하지만 바람이나 지구의 자전에 의한 코리올리 효과 등을 고려해야 어디에 떨어질 수 있는지 예측할 수 있습니다. 머리위로 곧장쏜다면 시간이 흘러 바람이나 코리올리효과로 인해 다시 제자리로 돌아오지 않습니다. 하지만 시간이 지나면 땅에 떨어지죠. 그래서 사람이 맞을 수 있습니다. 또한 공기저항에 의해 총알의 속력은 굉장히 느려지게 됩니다. 그렇다고해서 위험하지 않은것은 아니죠. 떨어질 때의 속력 역시 굉장히 빨라 맞게되면 죽거나 큰 부상을 입을 수 있습니다.