안녕하세요. 김철승 전문가입니다.
물리
Q. 시간이 지나면 내려오는 헬륨풍선 원리가 궁금해요.
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.놀이동산에서 산 풍선이 다음날에는 힘을 잃고 아래로 가라앉는 이유는 풍선 안의 헬륨 가스가 천천히 밖으로 새어나가기 때문입니다.헬륨 가스는 분자 크기가 작아 풍선의 고무 표면을 쉽게 통과할 수 있습니다.헬륨 가스가 새어나가면서 풍선 내부의 압력이 감소합니다.헬륨 가스가 빠져나가는 대신 공기가 들어오면서 풍선의무게가 증가합니다.풍선 내부의 압력 감소와 무게 증가로 인해 풍선의 부력이 감소합니다.부력이 감소하면서 풍선은 중력에 의해 아래로 당겨집니다.풍선 하강 속도에 영향을 미치는 요인풍선 종류 고무 재질 두께 크기 등에 따라 헬륨 가스 누출 속도가 다릅니다.풍선 제작 방법 열 봉합 접착 등 제작 방법에 따라 헬륨 가스 누출 속도가 다릅니다.환경 온도 온도가 높을수록 헬륨 가스 분자의 운동 속도가 빨라져 누출 속도가 증가합니다.외부 기압 기압이 낮을수록 헬륨 가스가 풍선 밖으로 확산되는 속도가 증가합니다.헬륨 가스 누출 속도가 느린 고품질 풍선을 사용합니다헬륨 가스 누출을 줄일 수 있는 열 봉합 방식으로 풍선을 제작합니다.햇빛 직사광선을 피하고 시원한 환경에 풍선을 보관합니다.뾰족한 물체로부터 풍선을 보호하고 꼬임이나 손상을 방지합니다놀이동산에서 산 풍선은 헬륨 가스 누출로 인해 다음날에는 힘을 잃고 아래로 가라앉습니다. 풍선 종류 제작 방법 환경 온도 외부 기압등 여러 요인이 풍선 하강 속도에 영향을 미칩니다. 고품질 풍선 사용 열 봉합 방식 사용 시원한 환경 보관 풍선 관리 등을 통해 풍선 하강 속도를 느리게 할 수 있습니다.답변이 마음에 드셨다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
생물·생명
Q. 유인원이 인간보다 훨씬 강한 힘을 낼 수 있는 이유는 뭔가요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.인간은 생물의 정점에 위치신체 조건만 보면 유인원과 비교했을 때 근력적인 차이는 생각보다 크지 않습니다. 실제로 유인원은 인간보다 훨씬 강력한 힘을 발휘합니다. 그 이유는 무엇일까요?유인원은 인간보다 체중 대비 근육량 비율이 높습니다.침팬지는 인간보다 약 1.5배 고릴라는 약 2배의 근육량을 가지고 있습니다.특히 상체 근육이 발달하여 강력한 힘을 발휘할 수 있습니다.원은 인간보다 빠르게 수축하는 근섬유 비율이 높습니다.빠르게 수축하는 근섬유는 순간적인 폭발력을 증가시킵니다.유인원은 인간보다 빠르고 강력한 공격을 할 수 있습니다.유인원은 긴 팔과 짧은 다리를 가지고 있어 상체에 더 많은 힘을 가할 수 있습니다.손가락이 길고 힘이 있어 물건을 잡거나 매달리는 데 유리합니다.인간은 유인원보다 지구력이 뛰어납니다.인간은두 발로 걷기 때문에 장거리 이동에 유리합니다.유인원보다 발한 기능이 발달하여 체온 조절 능력이 뛰어납니다.인간은 도구를 사용하여 힘을 증폭시킬 수 있습니다.도끼삽 망치 등 다양한 도구를 이용하여 효율적으로 작업을 수행합니다.인간과 유인원의 근력 차이는 단순히 근육량만으로 설명할 수 없습니다. 근섬유 유형 신체 구조 지구력 도구 사용 등 다양한 요인이복합적으로 작용합니다. 인간은 도구 사용 능력을 통해 유인원보다 더 큰 힘을 발휘할 수 있다는 점을 기억해야 합니다.답변이 마음에 드셨다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
화학
Q. LNG와 LPG의 차이점을 알려주세요
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.화력:LNG: 주성분은 메탄으로, 열량은 1m^3당 약 10,500kcal입니다. LPG보다 화력이 약하지만, 연소 효율이 높고 매연이 적습니다.LPG: 주성분은 프로판과 부탄으로, 열량은 1m^3당 약 25,000kcal입니다. LNG보다 화력이 강하지만, 연소 효율이 낮고 매연이 많습니다.2. 밀도:LNG: 공기보다 가볍습니다. 액화 상태에서 보관되며, 기화시켜 사용합니다.LPG: 공기보다 무겁습니다. 액체 상태에서 보관되며, 기화시켜 사용합니다.3. 누출 시 위험성:LNG: 공기보다 가볍기 때문에 누출 시 빠르게 확산되어 폭발 위험이 낮습니다. 하지만, 밀폐된 공간에서는 질식 위험이 있습니다.LPG: 공기보다 무겁기 때문에 누출 시 바닥으로 가라앉아 폭발 위험이 높습니다. 또한, 가연성이 높기 때문에 화재 위험도 높습니다.4. 활용:LNG: 주로 발전, 도시가스, 공업용 연료로 사용됩니다.LPG: 주로 주택용 연료, 자동차 연료, 산업용 연료로 사용됩니다.5. 가격:LNG: 국제 시장 가격에 따라 변동하며, LPG보다 가격이 높습니다.LPG: 국내 생산량과 국제 시장 가격에 따라 변동하며, LNG보다 가격이 저렴합니다.6. 환경 영향:LNG: 연소 시 이산화탄소 배출량이 상대적으로 적습니다. 하지만, 생산 과정에서 메탄 누출이 발생할 수 있으며, 이는 지구 온난화에 영향을 미칩니다.LPG: 연소 시 이산화탄소 배출량이 상대적으로 많습니다. 또한, 연소 과정에서 질소산화물, 일산화탄소 등의 유해 물질이 발생할 수 있습니다.LNG: 대량으로 운송할 경우 경제적이지만, 운송 및 저장 시설에 많은 투자가 필요합니다.LPG: 상대적으로 운송 및 저장이 용이하지만, LNG보다 안전성이 낮습니다.LNG와 LPG는 각각 장단점이 있으며, 사용 목적과 환경에 따라 적합한 연료를 선택하는 것이 중요합니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
물리
Q. 나비에 스톡스 방정식은 언제 사용되나요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.나비에-스톡스 방정식은 유체역학에서 가장 중요한 방정식 중 하나입니다. 이 방정식은 점성을 가진 유체의 운동을 지배하는 비선형 편미분 방정식입니다. 즉 유체의 흐름 속도 압력 온도 등을 계산하는 데 사용됩니다.항공기 날개 주변의 유체 흐름을 계산하여 양력과항력을 예측합니다.자동차 주변의 유체 흐름을 계산하여 공기 저항을 줄입니다.대기의 유체 흐름을 계산하여 날씨를 예측합니다.선박 주변의 유체 흐름을 계산하여 선박 설계를 개선합니다.혈류 심장 박동 혈관 내 혈전 형성 등을 연구합니다.나비에-스톡스 방정식의 증명나비에-스톡스 방정식은 뉴턴의 운동 법칙 질량 보존 법칙 에너지 보존 법칙을 기반으로 유도됩니다. 완전히 엄밀한 증명은 아직 이루어지지 않았습니다. 수학적으로 매우 복잡한 방정식이기 때문입니다.나비에-스톡스 방정식이 난제로 불리는 이유방정식에 속도 항이 제곱 형태로 나타나 해석이 매우 어렵습니다.초기 조건에 조금만 변화가 있어도 해가 크게 달라질 수 있습니다.유체 흐름이 불규칙하고 혼란스러운 난류 문제에 대한 해를찾기 어렵습니다.나비에-스톡스 방정식은 유체역학뿐 아니라 기상학해양학 생물공학 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 합니다. 이 방정식을 완전히이해하고 해결할 수 있다면 항공기 설계 날씨 예측 혈류 분석 등 다양한 분야에서 큰 발전을 이룰 수 있을 것입니다.수학적 증명은 아직 이루어지지 않았지만 수치 해석 컴퓨터 시뮬레이션 등을 통해 나비에-스톡스 방정식을 해결하는 데 많은 진전이이루어졌습니다.나비에-스톡스 방정식은 여전히 많은 연구가 필요한 난제이지만 과학자들의 지속적인 노력으로 앞으로 더욱 완전하게 이해되고 활용될것으로 기대됩니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
전기·전자
Q. 우리가 외부의 소리를 듣는 과정, 원리가 어떻게 되는지요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.어머니께서 고막 손상으로 청력이 점차 떨어지셨고 지금은 보청기를 착용하고 계시다는 소식을 들으니 안타깝습니다. 한번 손상된 청력은 회복하기 어렵지만 소리 감지 원리를 이해하면 어머니의 귀 건강을 더욱 잘 관리하는 데 도움이 될 것입니다.소리파 소리파는 공기 중을 진동하며 고막에 도달합니다.고막 진동 고막은 소리파에 따라 진동하며 이 진동은 청소골로 전달됩니다.청소골 청소골은 망치 수도 볶음쇠 세 개의 작은 뼈로 구성되어 있으며 고막의 진동을 증폭시켜 내이로 전달합니다.내이에는 달팽이 모양의 청각기관이 있으며 액체로 채워져 있습니다. 청소골에서 전달된 진동은 청각기관의 액체를 진동시킵니다.청각기관에는 유모세포라는 감각세포가 있습니다. 유모세포는 액체 진동에 따라 움직이며 움직임에 따라 전기 신호를 발생시킵니다.전기 신호는 청신경을 통해 뇌로 전달됩니다.뇌는 청신경에서 전달된 전기 신호를 해석하여 소리로 인식합니다.어머니는 고막 손상으로 인해 소리파가 고막에 제대로 전달되지 않거나 청소골의 진동이 감소될 수 있습니다. 이는 청각기관의유모세포에 도달하는 진동이 감소되어 청력 저하를 유발합니다.강한 소음에 장시간 노출되면 청력 손상이 발생할 수 있습니다.귀지가 과도하게 쌓이거나 감염이 발생하면 청력 손상이발생할 수 있습니다.청력 손상은 조기에 발견하고 치료하는 것이 중요합니다.어머니와 함께 소리 감지 과정을 이해하고 청력 보호의 중요성을 이야기해보세요.어머니의 청력 수준에 맞춰 적절한 보청기 사용을 돕고 보청기 관리 방법을 교육해주세요.일상생활에서 어머니의 청력 손상을 고려하여 소통에 어려움이 없도록 배려해주세요.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.