안녕하세요 김두환 전문가입니다.
생물·생명
Q. 새가 후진으로 날지 못하는 원인은 무엇인가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.새가 후진하지 못하는 이유는 날개의 모양이 직진할 때 양력을 받게끔 생겼기 때문입니다. 즉, 후진할 경우 양력을 받지 못하여 날지 못하죠. 또한, 깃털의 결의 방향도 직질할 때 저항을 적게 받으며, 후진시 저항을 크게 받을 수 있습니다.새가나는 원리는 비행기가 양력을 이용해 날아가는 원리와 비슷하지만, 추진력을 얻는데 있어 작용-반작용을 사용합니다.비행을 하는데 크게 두 가지 원리가 있습니다. 첫째, 양력을 얻는 원리가 있으며 둘째론 작용-반작용이 있습니다.양력을 얻는 원리는 압력차에 의한 힘에 의한 것입니다. 이는 비행체가 추진력(속력)을 얻고 난 뒤부터 지속적으로 하늘에 떠있을 수 있는 원리입니다. 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. 비행기나 새의 날개의 경우 양력을 얻기에 적합한 구조로 되어있습니다. 날개의 윗부분은 곡면, 아랫부분은 평평합니다.작용-반작용은 새의 날개짓을 통해 공기를 지면으로 밀어내는 힘(작용-반작용)으로 새가 뜰 수 있는 추진력을 얻는 것을 의미합니다. 비행하기 위해 초반에 강한 날개짓을 통해 공기를 지면으로 수직하게 튕겨내면서 새의 몸체가 위로 뜰 수 있는 것이죠. 그리고 날개짓으로 추진력을 얻고 양력을 통해 비행을 유지할 수 있는 것이죠.
생물·생명
Q. 지렁이는 왜 아스팔트 위로 올라오나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.지렁이는 보통 흙, 토양 밑에서 양분을 먹으며 살아갑니다. 그런데 비가오게되면 흙과 토양이 젖게 되어 지렁이가 숨을 쉬지 못하게 되죠. 그래서 지렁이는 비가 오거나 습함을 감지하면 땅 밖으로 나오는 것이죠. 이는 지렁이가 살기위해 나오는 것이며, 다시 나온 지렁이가 땅에 들어가지 못하여 말라죽은 것입니다.
전기·전자
Q. 극저온(절대영도)을 만드는 방식이나 기술은 어떤 원리인가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.먼저, 온도의 정의를 말씀드리겠습니다. 물리적으로 온도라는 것은 입자, 분자의 평균 운동에너지(운동의 활발성)입니다. 온도가 낮다는 것은 입자, 분자의 운동에너지가 적어 거의 정지상태임을 의미합니다.사실 -273도까지 극저온을 만들기는 굉장히 어려운 일입니다. 분자보다 작은 원자 그리고 원자내 입자도 컨트롤해야 가능합니다. 모든 입자의 움직임을 멈춰야하죠. 현재 우리의 기술력으로는 원자 단위를 잘 조절하는 것은 어렵습니다. 그래서 -273도를 만들기는 거의 불가능합니다. 하지만, 어떤 계(system)에 존재하는 입자나 원자수를 적게하고, 이 입자나 원자의 운동을 최대한 멈추게 함으로써 극저온에 도달할 수 있는 것입니다. 물론 이 또한 간단한 일은 아니며 빛 에너지를 통해 원자의 운동을 멈추게 하거나 하는 방법을 사용하죠.
물리
Q. 30g짜리 철제부속이 50미터 위에서 떨어졌을 때 충격량은?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.0.03kg짜리가 50m위에서 추락한다면 공기저항을 무시했을 때 지상 지점에서의 속력은 31m/s정도 됩니다. 이 때 가지고 있는 운동량이 0.93 kg m/s 이고, 이 물체가 부딪혀서 멈추거나 튕겨져 나온다면 적어도 충격량은 0.93N*s가 됩니다. 충격이 가해지는 시간이 아주 짧은 순간인 0.001초만에 일어나는 일이라면 충격력은 930N이 됩니다. 이는 90kg짜리를 들어올리는 힘이나 다름없죠.
지구과학·천문우주
Q. 무지개 색깔이 왜 7가지 색깔인지 궁금합니다.
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.네, 다른색도 볼 수 있습니다.무지개는 물방울에 통과된 태양빛이 굴절하면서 파장별로 색깔이 분해되어 우리눈으로 들어오면서 생기는 현상입니다. 이때 물방울을 통과한 빛이 파장별로 색깔이 분해되는데, 빨주노초파남보 뿐만아니라 빨간색과 주황색 사이의 색도 포함 될뿐더러 문자로 표현할 수 없는 연속적인 가시광선 영역의 색상이 전부 포함되어있습니다. 우리가 빨주노초파남보라 7개로 나눈 이유는 편의상 나눈것입니다. 무지개에 딱 7개의 색만 있는것은 아닙니다. 다른색도 빨주노초파남보와 같은 세기로 보입니다.