안녕하세요 김두환 전문가입니다.
Q. 물리학 1 공부도중 오개념인거깉아서 질문
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.한 물체에 대해 속도의 크기인 l속도l와 속력은 다를 수 있습니다. 이는 평균 속도, 평균 속력의 개념입니다. 위 상황처럼 곡선 경로를 이동할 때 변위의 길이가 이동거리보다 짧기 때문에 평균속도가 평균 속력보다 작게됩니다. 보통의 상황에서는 평균 속도가 평균 속력보다 작거나 같게 되죠.물론 속도의 크기는 속력으로 쓸 때가 존재합니다. 이는 순간적인 속도를 다룰 때입니다. 순간적인 속도의 경우 곡선경로라고 하더라도 아주 짧은 미소거리를 다루기 때문에 거의 직선으로 취급되어 속도의 크기가 속력이 됩니다.
Q. 우리는 왜 지구의 자전과 공전을 느끼지 못하나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.자전을 느끼지 못하는 이유는 지구는 아주 큰 구이고,중력이 작용하기 때문입니다. 우리는 지구의 중력과 지면의 수직항력을 구심력 삼아 지구를 따라 원운동 하고 있습니다. 이 때 중력(만유인력)에 의해 원심력을 느낄 수 없기 때문에(만유인력은 우리가 원운동 할 때 필요한 구심력 보다 크기 때문에) 지구가 도는 것을 체감하기 힘든 것이죠. 또한, 지구는 아주 큰 구이고 우리는지구 안에서 작은 존재로 지구가 구형임을 못느끼고 평평하다고 생각합니다. 그리고 지구 자전에 의한 원운동은등속 원운동입니다. 사람에 비해 지구가 굉장히 크기 때문에 사람의 입장에서는거의 등속 직선운동(우리가 볼때 지면이 평평해 보이는 이유와 같음)을 하고 있다고 볼 수 있습니다.등속 운동을 할 경우 우리가 움직이는지 멈춰있는지 알기 어렵기 때문에 지구가 움직이는 것을 느끼기 어려운 이유입니다.
Q. 전자기 유도에 대한 질문이요.
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.네, 전자기 유도는 코일이나 원형 도선 등에 자석을 움직여 자기장을 변화시키게 되면 유도 전류가 흐릅니다. 가만히 있으면 도선에는 전류가 흐르지 않습니다. 그리고 자기장도 생기지 않죠. 하지만 도선에 일정 전류가 흐르고 있는 상황이라면 자기장은 생기지만 자기장의 변화가 생기지는 않습니다.전자기 유도 현상이란 코일(도선)이 있고, 코일 주변에 자석(또는 전자석)이 움직이거나 자기력이 변화하고 있을 때 코일(도선)에 유도 전류가 흐르는 현상을 뜻합니다. 즉, 외부 자기장의 변화가 전선에 전류를 흐르게하는 현상이죠. 이를 조금 더 자세히 이해하기 위해 상상해보죠. 고리 도체가 있고, 도체 내부에는 원자들이 박혀있습니다. 그리고 원자에는 원자핵(+), 전자(-)가 존재하며, 전자(-)는 자유롭게 도체 내부를 무작위 운동하고있습니다. 이 상황에서 외부에서 자기장이 들어오게 되면, 무작위 운동하는 전자(-)는 전자기력을 받게됩니다. 왜냐하면 전자의 무작위 운동이라는 것은 부분적(local, 아주 미소 부위)으로 전류가 되고, 외부자기장 내에서 전류는 전자기력이라는 힘을 받기 때문입니다.만약 고리에 N극이 흘러들어오는 상황이라면 고리 내에서 전자가 시계방향이나 반시계방향으로 무작위 운동이 가능합니다. 이 때, 시계방향운동에 대해서는 전자기력을 고리 중심부로 받고, 반시계방향의 운동에 대해서는 전자기력을 고리 바깥방향으로 받게 됩니다. 이러한 전자기력의 방향은 전자의 운동을 지속시킬지 말지를 결정합니다. 반시계 방향으로 회전하는 전자에 대해 고리 바깥방향으로 힘이 작용합니다. 이 경우 제한적인 고리 틀 때문에 전자의 움직임이 불가합니다. 반면에 시계방향으로 회전하는 전자에 대해 고리 중심부로 힘이 작용하고 이는 구심력으로 작용하여 고리를 내에서 회전이 가능하죠. 즉, 무작위 운동중 특정 방향에 대해 전자의 운동이 살아남아 이것이 유도 전류로 작용하죠. 그래서 자기장의 변화는 자기장을 방해하는 방향으로 전류를 발생시키게 되는 것이죠.
Q. 블랙홀과 사건의 지평선의 차이가 궁금합니다.
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.네, 사건의 지평선은 블랙홀이라는 천체 바깥에 위치합니다. 사건의 지평선은 빛조차 나올 수 없는 경계부로 사건의 지평선을 기준으로 내부는 캄캄하고, 외부는 밝을 수 있습니다. 블랙홀은 직접관측이 불가능하며, 사건의 지평선 내부에 존재하며 어느정도의 크기인지 가늠은 어렵습니다.
Q. 망원경을 통해 먼곳까지 볼 수 있는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.망원경의 원리는 빛을 모아 볼록렌즈와 오목렌즈를 이용하여 상을 확대하는 것이죠. 볼록렌즈는 확대해주는 특징을 지녔고, 오목렌즈는 확대된 빛을 모아 우리눈에 들어오게 끔 해줍니다. 즉, 볼록렌즈로 빛을 퍼뜨려 상을 확대시킨 뒤 이 빛을 오목렌즈로 받아 우리눈에 초점이 맺히게끔 해줍니다. 그래서 확대된 상을 볼 수 있는 것이죠.