안녕하세요. 김철승 전문가입니다.
전기·전자
Q. 변기에 물이 내려가는 과학적 원리는 무었인가요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.변기는 우리 삶에서 없어서는 안 될 위생 시설입니다. 하지만 매번 편리하게 사용하는 변기가 물을 내리는 과학적 원리에 대해 생각해본 적이 있나요?이 내려가는 가장 기본적인 원리는 바로 수압입니다. 물은 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르는 성질을 가지고 있습니다. 변기 물탱크는 높은 위치에 있으며,물을 끌어올릴 때 탱크 내부에 공기압이 생깁니다. 물을 흘릴 때 레버나 버튼을 누르면 탱크 내부의 물이 아래로 밀려나면서 강력한 수압이 발생합니다. 이 수압이 변기 내부의 물을 밀어내고 폐기물을 배출하는 역할을 합니다.수압과 더불어 시공간 연계라는 개념도 중요합니다. 변기 내부에는 물이 흐르는 통로가 특수한 형태로 설계되어 있습니다. 이 통로는 물이 빠르게 흐르도록 만들어져 있으며, 시공간 연계를 통해 물이 빠르게 흐르면서 폐기물을 끌어내는 효과를 극대화합니다. 물이 빠르게 흐르면서 주변 공기를 함께 끌어당기는 현상 물이 아래로 떨어지는 힘 물에 잠긴 물체가 받는 힘 움직이는 물체가 움직이는 상태를 유지하려는 성질 물이 흐르는 통로의 표면과의 마찰변기 디자인 또한 물 내리는 과정에 영향을 미칩니다. 변기 모양, 물 내리는 방식, 물통 용량 등 다양한 요소들이 물 내리는 효율성과 위생적인 환경에 영향을 미칩니다.변기에 물 내리는 과정은 단순히 물이 흐르는 것이 아니라, 수압, 시공간 연계, 사이펀 효과, 중력, 부력, 관성, 마찰 등 다양한 과학적 원리와 변기 디자인이 복합적으로 작용하는 결과입니다.답변이 마음에 드셨다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
화학
Q. 색과 빛의 조합의 차이점이 무엇인가요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.어렸을 때 경험했듯이 물감을 모두 섞으면 검은색이 나오지만, 빛을 섞으면 흰색이 나오는 이유는 색의 조합 방식이 근본적으로 다르기 때문입니다. 물감은 빛을 흡수하는 방식으로 색을 나타내는 반면, 빛은 빛을 반사하는 방식으로 색을 나타냅니다.물감은 각각 특정 파장의 빛을 흡수하고 나머지 파장의 빛을 반사하여 색을 나타냅니다. 예를 들어, 빨간 물감은 파란색과 초록색 빛을 흡수하고 빨간색 빛만 반사하기 때문에 빨간색으로 보입니다.물감을 섞으면 각 물감이 흡수하는 빛의 파장 범위가 넓어지게 됩니다. 모든 파장의 빛을 흡수하는 물감은 검은색으로 보이게 됩니다. 예를 들어, 빨간 물감과 파란 물감을 섞으면 빨간색과 파란색 빛을 모두 흡수하여 검은색으로 보입니다.빛은 각각 특정 파장의 빛을 가지고 있으며, 그 빛이 물체에 부딪혀 반사될 때 색을 나타냅니다. 예를 들어, 빨간색 빛은 빨간색 물체에 부딪혀 반사되어 빨간색으로 보입니다.빛을 섞으면 각 빛의 파장이 합쳐져 새로운 색의 빛을 만들어냅니다. 예를 들어, 빨간색 빛과 파란색 빛을 섞으면 보라색 빛이 만들어집니다.흰색 빛은 모든 파장의 빛을 포함하고 있습니다. 흰색 빛이 물체에 부딪힐 때 모든 파장의 빛이 반사되어 흰색으로 보입니다.따라서 빛을 섞으면 흰색 빛에 가까워지는 반면, 물감을 섞으면 모든 빛을 흡수하는 검은색에 가까워지게 됩니다.물감의 색은 색소의 종류와 함량에 따라 달라집니다.빛의 색은 파장, 진폭, 위상에 따라 달라집니다.인간의 눈은 가시광선 영역의 빛만 감지할 수 있습니다.컴퓨터나 스마트폰 화면은 RGB 빛을 혼합하여 다양한 색을 표현합니다.답변이 마음에 드셨다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
화학
Q. 약 45도 정도의 뜨거운 물에
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.뜨거운 물에 손을 담그면 처음에는 참을 수 있지만 손을 휘젓는 순간 뜨거움이 더 심하게 느껴져 손을 빼고 싶어지는 현상은 다음과 같은 이유로 발생합니다.손을 움직이면 물과 피부 사이의 대류(convection) 현상이 활발해집니다.대류는 뜨거운 물을 피부 표면으로 빠르게 이동시켜 열전달 속도를 높입니다.결과적으로 피부는 더 뜨거운 물에 노출되어 더 큰 뜨거움을느낍니다.손을 움직이면 피부 표면의 정체수(boundary layer)가 얇아집니다.정체수는 피부 표면을 보호하여 열 손실을 줄이는 역할을합니다.정체수가 얇아지면 피부 표면은 더 뜨거운 물에 직접 노출되어 온도가 더 빠르게 상승합니다.손을 움직이면 피부 표면의 감각 신경(thermoreceptor)이 더 많이 자극됩니다.감각 신경은 뇌에 온도 정보를 전달하며 자극이 강해지면 뜨거움을 더 심하게 느끼게 됩니다.움직이는 물은 정적인 물보다 더 위험하게 느껴질 수 있습니다.이러한 심리적 인지도 뜨거움에 대한 감각을 증폭시킬 수 있습니다.뜨거운 물에 손을 휘젓는 것은 열전달 속도 증가 피부 표면 온도 변화 감각 신경 자극 심리적 요인 등이 복합적으로 작용하여 뜨거움을 더 심하게 느끼게 하는 원인이 됩니다.뜨거운 물에 손을 담그는 것은 화상 위험을 높일 수 있습니다.물 온도를 주의하고 특히 손을 움직일 때는 화상에 주의해야 합니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
생물·생명
Q. 다리가 긴 타조의 달리기 힘은 어디서 나오나요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.타조는 길고 얇은 다리에도 불구하고 시속 70km 이상의 빠른 속도로 달릴 수 있는 놀라운 동물입니다.타조의 다리는 얇아 보이지만 강력한 근육으로 이루어져 있습니다. 특히 다리 뒤쪽에 있는 종아리 근육은 매우 발달하여 강력한 추진력을 제공합니다.긴 다리는 한 번의 걸음마다 더 넓은 거리를이동할 수 있도록 합니다. 타조는 다리를 효율적으로 사용하여 에너지 소비를 줄입니다.타조는 날개를 사용하여 균형을 유지하고 방향을 조절합니다. 달리는 속도를 높이는 데에도 도움을 줍니다.타조는 비교적 가벼운 체중(약 150kg)으로 큰 질량을 움직일 필요 없이 빠르게 달릴 수 있습니다.타조의 뼈는 속이 비어 있어 가벼우면서도 강합니다. 다리뼈의 구조는 달리기에 유리하도록 특화되어 있습니다.타조는 강력한 심장과 폐를 가지고 있어 달리는 동안 충분한 산소를 공급받을 수 있습니다.타조는 뛰어난 달리기를 위해 지속적으로 훈련하고 경험을 쌓습니다.타조의 얇은 다리에는 강력한 근육 긴 다리 날개 가벼운 체중 특화된 뼈 구조 강력한 심장과 폐 훈련과 경험 등 다양한 요소가 숨겨져 있습니다. 이러한 요소들이 조합되어 타조는 놀라운 달리기 능력을 발휘할 수 있습니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
생물·생명
Q. 여왕 개미가 여왕개미를 낳는 건가요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.여왕개미의 탄생 과정은 종마다 다양하지만, 크게 두 가지 방식으로 나눌 수 있습니다.대부분의 개미 종은 여왕개미와 일개미 유충의 차이를 먹이에 의해 결정합니다.여왕개미와 일개미의 알은 겉으로는 구분하기 어렵지만, 잠재적으로 여왕개미가 될 수 있는 알은 특별한 영양분을 포함합니다.여왕개미가 될 유충은 특별한 영양분이 풍부한 로열 젤리를 먹고 성장하며, 이는 성장 과정에 영향을 미쳐 난소 발달을 촉진합니다.일개미는 로열 젤리를 생산하고, 여왕 후보 유충에게 공급하며, 혹은 여왕개미가 될 유충을 선택하기도 합니다.일부 개미 종은 특정 계절(봄이나 여름)에만 여왕개미를 낳습니다.혹은 기존 여왕개미가 죽거나 사라진 경우, 일개미 중 일부가 여왕개미로 발달하기도 합니다.왕성 발생에서 태어난 여왕개미는 로열 젤리를 먹지 않고도 성장하며, 스스로 난소를 발달시켜 번식 능력을 갖춥니다.왕성 발생은 난형 발생에 비해 비교적 드문 경우이며, 종이나 환경에 따라 발생 여부가 달라집니다.결론적으로, 여왕개미의 탄생은 단순히 운명적인 요소만 작용하는 것이 아니라, 먹이와 같은 환경적 요인, 그리고 종에 따라 특정 계절이나 상황에 의해 영향을 받습니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.