안녕하세요 김두환 전문가입니다.
Q. 속도변화량을 구하는 방법과 질량에 따른 속도변화량
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.기차와 차량이 충돌하는 동안 충격량은 같으므로 기차, 차량 각각 운동량의 변화량의 크기가 같게 됩니다.기차의 질량이 100kg이고, 차의 질량이 1kg이라고 생각하고, 충격량(운동량의 변화량)이 100 이라면 기차는 속도의 변화량이 1이고, 차는 100이라고 볼 수 있습니다. 즉, 차량의 속도가 더 크게 변하죠.엄밀하게는 운동량 보존 법칙과 에너지 보존법칙을 사용하여 구할 수 있습니다. (혹은 완전 탄성 출동의 경우 충돌 전후 상대속도의 비율이 같음을 이용할 수 있습니다.)기차와 자동차가 정면으로 충돌할 경우, 충돌 전에 운동량은MV-mv가 됩니다. (M:기차 질량, V:기차 속력, m:차 질량, v:차 속력)만약 기차질량이 차량질량보다 훨씬 크다면 그대로 밀고 나갈 것이며, 차량은 튕겨져 나갑니다.이 때 운동량은 MV'+mv'가 됩니다.그리고 운동 에너지도 충돌 전 후로 같으므로 이를 이용하여 V'과 v'을 V와 v로 표현할 수 있죠. 이것은 직접 해보시는 것이 좋을 듯 합니다.
Q. 암흑물질은 우주에 어떤 영향을 끼치고 있나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.현재 암흑물질은 빛(전자기파)으로 관측할 수 없으며 오로지 중력으로만 관측이 가능합니다. 그리고 우리 우주에 기본적인 힘으로는 전자기력, 중력, 약력, 강력이 있는데 현재까지 암흑물질은 중력의 영향만 있다고 밝혀져있습니다. 따라서 암흑물질은 별이나 지구와 같은 행성 처럼 중력을 행사하고 있으며, 물질을 끌어당기는 역할만 하고있다고 알려져있습니다. 이 외에는 아직 정확하게 관측된 바가 없어 답변이 어렵겠습니다.
Q. 상대성 이론에 의하면 속도가 빠를수록 시간은 늦게 흐른다고 하는데요
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.상대성 이론에 따르면 질량을 가진 물체는 빛의 속도에 도달할 수는 없습니다. 하지만 빛의 속력에 근접한 속력을 낸다면 먼 거리도 짧은 시간만에 이동할 수 있습니다.
Q. 작용반작용 법칙과 물체에 대한 충격의 크기
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.질문자님께서 물리학에서 배운내용이 정확히 맞습니다. 물리적으로 기차와 자동차가 충돌하면 충돌과정에서 충격량은 같습니다. 일상 생활에서 자동차가 충격이 크다라고 말하는 것은 물리학에서 정의하는 충격량을 가지고 말하는 것이 아닌 피해의 정도가 크다라고 이해하시면 될 듯합니다. 기차에 비해 질량이 작은 자동차는 속도의 변화량이 크고, 이로인해 내부에 타고있던 사람의 충격과 피해가 큽니다. 반면에 기차는 질량이 크므로 속도의 변화량이 상대적으로 작고, 기차에 타고있던 사람들이 부딪히는 충격도 적게되죠. 즉, 사람의 피해 정도를 기준으로 충격이 크다 작다라고 말한 것입니다.
Q. 시간이 멈추면 엔트로피는 감소하나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.엔트로피는 상태를 나타내는 물리량입니다. 특정한 시간에서 엔트로피는 특정값을 갖게 되죠. 그리고 엔트로피의 변화를 보기 위해서는 시간의 변화를 보아야합니다. 시간이 변함에 따라 엔트로피가 어떻게 변하는지 판단하는 것이죠. 만약 시간이 멈춘 상황이라면, 어떠한 움직임과 변화가 없기 때문에 엔트로피는 일정한 값을 유지하게 됩니다.