안녕하세요 김장현 전문가입니다.
화학
Q. 공기중에선 구슬과 깃털 중 구슬이 먼저 떨어진다는데 왜 그렇죠?
물리의 기본 공식 중 하나인 뉴턴의 운동 법칙은 F = ma => 힘 = 질량 x 가속도 입니다.중력에 대해서 F = ma = mg가 되고 ma = mg 에서 a = g가 됩니다.즉, 질량이 무겁더라도 그만큼 무거운 질량 때문에 더 많은 힘이 들게 됩니다.실제로는 깃털이 가벼워서 공기저항 때문에 늦게 떨어지지만,공기저항이 없는 진공이라면 어떤 질량이든 동시에 떨어지게 됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 어떻게 공기에는 수증기가 존재할까요?
공기 속에는 습기가 있습니다.100도가 아니더라도 수증기는 될 수 있습니다.예를 들어 물을 바닥에 쏟으면 얼마 뒤에 모두 마르는 것을 알 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 우주 암흑 에너지와 암흑 물질의 차이점이 무엇인가요?
암흑에너지는 일단 이론상의 에너지고 아직 관측된 바는 없습니다.어쨌든, 빅뱅 이론에 의해 우주는 폭발을 하였습니다.그런데 계속해서 가속해서 우주가 커지고 있습니다.가속 운동을 하려면 힘, 에너지가 존재해야하고, 그것이 [암흑 에너지]일 것이라고 생각하고 있습니다.그러니, 암흑 에너지가 없으면 가속 하는 힘이 줄어들 것(=감속)이라고 하는 것입니다.암흑 물질의 경우는 질량과 관련이 있습니다.우주에 있는 은하의 질량을 직접 잴 수는 없으나, 여러 방법으로 질량을 잴 수 있습니다.별들의 밝기(광도 질량) 등이나 움직임을 보고 질량(역학적 질량)을 유추할 수 있는데,광도 질량 = 역학적 질량이어야 정확히 쟀다고 볼 수 있습니다.그런데 실제로 이 값은 너무 다르고, 역학적 질량이 4배 이상 무겁게 나타납니다.즉, 빛으로만은 측정할 수 없는 어둠의 질량이 있다는 뜻이 되고,이것이 바로 [암흑 물질]의 개념입니다.
전기·전자
Q. 빛의 속도와 전류의 속도는 동일한가요?
빛의 속도와 전류의 속도(전자의 속도)는 다릅니다.전자의 속도는 전자가 한 칸씩 움직여나가므로 매우 빨라보이는 것이지만,빛의 속도에 비하면 매우 느립니다.
물리
Q. 부메랑은 어떻게 원래 자리로 돌아오나요?
부메랑이 돌아오는 원리는 마그누스 효과에 의해서 가능합니다.마그누스 효과는 유체 - 이 경우는 기체에서 회전하는 물체에서 나타나는 현상입니다.유체는 한 방향으로 흐르는데, 물체가 움직이면 어떤 방향은 속도가 빨라지고 그 반대 방향은 속도가 느려질 것입니다.이런 상대속도로 인해 물체에 수직인 방향으로 힘이 생기게 되어 물체의 운동에 영향을 주게 됩니다.