안녕하세요. 김철승 전문가입니다.
물리
Q. 힘을 측정하는 공식에서 왜 속도가 아닌 가속도를 곱하는 것일까요
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.상식적으로 생각하면 일정한 질량의물체를 빠르게 이동시키기 위해서는 더 많은 힘이필요하다고 생각하는 것은 당연합니다. 초속 1미터보다 초속 5미터로 이동시키기 위해서는 더 많은 힘이 필요합니다. 힘과 가속도의 관계는 단순히 속도의 차이만 고려하는 것이 아닙니다.뉴턴의 제2법칙:뉴턴의 제2법칙은 다음과 같이 정의됩니다.F = maF는 물체에 작용하는 힘 (뉴턴, N)m은 물체의 질량 (킬로그램, kg)a는 물체의 가속도 (미터/초^2, m/s^2)이 법칙에 따르면, 물체에 작용하는 힘은 질량과 가속도에 비례합니다. 같은 힘을 가해도 질량이 클수록 가속도는 작아지고, 질량이 작을수록 가속도는 커집니다.1kg의 물체에 1N의 힘을 가하면 가속도는 1m/s^2가 됩니다. 10kg의 물체에 1N의 힘을 가하면가속도는 0.1m/s^2가 됩니다. 같은 힘을 가해도 질량이 10배 커지면가속도는 10배 작아집니다.물체의 속도를 증가시키기 위해서는힘이 필요합니다. 속도를 유지하기 위해서는 힘이 필요하지 않습니다. 물체의 속도를 증가시키는 데 필요한 힘은 가속도에 비례합니다.힘과 가속도의 관계는 뉴턴의제2법칙에 의해 정의됩니다. 같은 힘을 가해도 질량이 클수록 가속도는 작아지고, 질량이 작을수록 가속도는 커집니다. 힘과 속도의 관계는 속도를 증가시키는 데필요한 힘은 가속도에 비례한다는 것입니다.답변이 마음에 드셨다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
지구과학·천문우주
Q. 우주복은 왜 반짝거리는 흰색복장인가요 ?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.우주복이 반짝거리는 흰색인 이유는 다음과 같습니다.우주는 진공 상태이기 때문에 열을 전달하는 대류 현상이 일어나지 않습니다.우주복은 태양 복사 에너지를 직접적으로 차단해야 합니다.흰색은 다른 색에 비해 태양 에너지를반사하는 효율이 높습니다.우주복의 흰색 외피는 태양 에너지를 반사하여 우주비행사가 과도하게 뜨거워지는 것을 방지합니다.우주 공간에서 발생하는 사고나 위급 상황에서 우주비행사를 쉽게 찾을 수 있도록 돕습니다.흰색은 어두운 우주 공간에서도 눈에 잘 띄는 색상입니다.흰색 우주복은 구조대원이 우주비행사를 빠르게 식별하고 구조하는 데 도움이 됩니다.우주 공간은 인간에게 낯설고 위험한 환경입니다.흰색은 밝고 긍정적인 이미지를 주는 색상입니다.흰색 우주복은 우주비행사에게 심리적 안정감을 부여하고 스트레스를 줄이는 데 도움이 됩니다.우주복의 흰색 외피는 단순히 흰색 색상뿐만 아니라 반짝이는 특징도 가지고 있습니다.이는 태양 에너지를 더욱 효율적으로 반사하고 우주 공간에서 발생하는 다양한 빛에 의해 더욱 잘 드러나도록 하기 위함입니다.형광색이나 공통색은 특정 상황에서는 유용할 수 있지만 우주 공간 전체에서 사용하기에는 여러 가지 문제점이 있습니다.형광색은 특정 조명 환경에서만 잘 드러나고 공통색은 다른 물체와 구분하기 어려울 수 있습니다.현재까지는 흰색이 우주복의 가장 적합한 색상으로 여겨지고 있습니다.미래에는 새로운 기술 발전과 디자인 변화에 따라 우주복의 색상이 달라질 수도 있습니다.예를 들어 적외선 반사 기능을 가진 새로운 소재 개발이나 3D 프린팅 기술을 이용한 맞춤형 우주복 제작 등이 가능해질 수 있습니다.현재 우주복은 태양열 차단 위급 상황에서구조 심리적 안정감 부여 등의 이유로 반짝거리는 흰색으로 디자인됩니다. 미래에는 기술 발전과 디자인 변화에 따라우주복의 색상이 달라질 수도 있지만 현재까지는 흰색이 우주복의 가장 적합한 색상으로 여겨지고 있습니다.답변이 마음에 드셨다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
지구과학·천문우주
Q. 우주의 별들은 왜 전부 동그란가요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.행성이 둥근 이유는 크게 두 가지 요인 때문입니다.모든 물체는 중력을 가지고 있으며 중력은 물체를 중심으로 끌어당기는 힘입니다.행성을 구성하는 물질은 중력에 의해행성 중심으로 끌어당겨져 구형을 형성합니다.행성의 질량이 클수록 중력이강해져 더욱 완벽한 구형에가까워집니다.행성은 자전축을 중심으로 회전하며 자전은 원심력을 발생시킵니다.원심력은 중력과 반대 방향으로 작용하여 행성을 납작하게 만들려는 힘입니다.중력이 원심력보다 훨씬 강하기 때문에 행성은 구형을 유지합니다.행성의 모양에 영향을 미치는 요인질량 질량이 클수록 중력이 강해져 더욱 완벽한 구형에 가까워집니다.자전 속도 자전 속도가 빨수록 원심력이 강해져 행성이 납작해집니다.외부 충격 행성은 다른 천체와의 충돌로 인해 완벽한 구형에서 벗어날 수 있습니다.네모난 행성이나 마름모형 행성이 존재하지 않는 이유네모나 마름모 같은 모양은 중력과 자전력의 작용에 의해 불안정합니다.이러한 모양의 행성은 시간이 지남에 따라 중력과 자전력에 의해 둥근 모양으로 변형될 것입니다.행성은 중력과 자전력의 작용에 의해둥근 모양을 형성합니다. 질량이 클수록 자전 속도가 느릴수록 외부 충격을받지 않은 행성일수록 더욱 완벽한 구형에가까워집니다. 네모나 마름모 같은 모양의 행성은불안정하여 존재하지 않습니다.답변이 마음에 드셨다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
지구과학·천문우주
Q. 우주에서 블랙홀이 어떻게 생기나요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.블랙홀은 아무것도 없는 우주에서 발생하지 않습니다. 블랙홀은 다음과 같은 경우에 형성될 수 있습니다.질량이 태양의 20배 이상인 거대한 항성은 일생을 마치며 초신성 폭발을 일으킵니다.폭발 후 남은 중심부는 극도로 강력한 중력으로 인해 수축하여 블랙홀이 됩니다.태양처럼 질량이 작은 항성은 블랙홀이 되지 않고 백색왜성이나 중성자별로 진화합니다.빅뱅 직후 극도로 밀도가 높았던 우주에서 직접 형성된 블랙홀입니다.현재까지 원시 블랙홀의 존재는 직접적으로 관측된 적이 없지만 일부 우주 현상을 설명하는 데 필요한 것으로 추정됩니다.두 개 이상의 블랙홀이 서로 충돌하고 합쳐져 더 큰 블랙홀을 형성할 수 있습니다.우주 시간이 지남에 따라 블랙홀 합병은 블랙홀의 질량을증가시키는 주요 요인 중 하나입니다.블랙홀 형성에 영향을 미치는 요인항성의 질량 질량이 클수록블랙홀이 될 가능성이 높아집니다.밀도가 높을수록 블랙홀이 될 가능성이 높아집니다.우주 초기의 조건 원시 블랙홀의 형성에는 우주 초기의 밀도와 섭동 등이 영향을 미칩니다.블랙홀에 대한 흥미로운 사실블랙홀은 빛조차 빠져나갈 수 없는 강력한 중력을 가지고 있습니다.블랙홀의 사건 지평선은 블랙홀의 경계를 나타냅니다. 사건 지평선을 넘어선 물체는 어떤 것도 빠져나갈 수 없습니다.블랙홀은 엄청난 양의 에너지를 방출하는 블랙홀 흡수 원반을 형성할 수 있습니다.블랙홀은 우주의 진화와 빅뱅 이론을 이해하는 데 중요한 역할을 합니다.더 궁금한 점이 있다면 언제든 질문해주세요.답변이 마음에 드셨다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
지구과학·천문우주
Q. 계절에 따라 해가 지는 시간이 달라지는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.지구는 자전축이 약 23.5도 기울어져 태양 주위를 공전합니다. 이 기울어짐으로 인해 계절마다 태양에 대한 지구의 위치가 달라지고 이는 해가 뜨고 지는 시간에 영향을 미칩니다.여름에는북반구가 태양을 향해 더 많이 기울어져 있어 낮 시간이 길어집니다.해가 낮게 떠서 일출 시간이 일찍 시작되고 늦게 지기 때문에 일몰 시간이 늦어집니다.낮 시간 동안 태양빛이 지구 표면에 더 오래 비춰져 더 덥게 느껴집니다.겨울에는북반구가 태양과 반대 방향으로 기울어져 있어 낮 시간이 짧아집니다.해가 높게 떠서 일출 시간이 늦게 시작되고 일찍 지기 때문에 일몰 시간이 일찍 나옵니다.낮 시간 동안 태양빛이 지구 표면에 덜 비춰져 더 춥게 느껴집니다.지구는 완벽한 원이 아니라 약간 타원형 궤도로 태양 주위를 공전합니다.지구가 태양과 가까운 근일점에 있을 때는 낮 시간이 조금 더 길어지고 멀리 떨어진 원일점에 있을 때는 낮 시간이 조금 더 짧아집니다.지구 공전 궤도의 영향은 지구 자전축 기울어짐의 영향에 비해 상대적으로 작습니다.지구 표면의 위도에 따라 해가 뜨고 지는 시간이 달라집니다.높은 위도 지역에서는 낮 시간의 변화가 더 크고 낮은 위도 지역에서는 변화가 덜 뚜렷합니다.계절에 따라 해가 뜨고 지는 시간이 달라지는 이유는 주로 지구 자전축 기울어짐 때문입니다. 여름에는 북반구가 태양을 향해 기울어져 낮 시간이 길어지고 겨울에는 태양과 반대 방향으로 기울어져 낮 시간이 짧아집니다. 지구 공전 궤도와 위도 해 뜨고 지는 시간에 영향을 미치지만 지구 자전축 기울어짐만큼 큰 영향은 미치지 않습니다.답변이 마음에 드셨다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
화학
Q. 바다의 염도와 밀도차이로 인해서 해류속도와 방향이 다양해지는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.바다의 염도와 밀도 차이는 해류 속도와 방향에 큰 영향을 미칩니다. 그 이유는 다음과 같습니다.바닷물의 밀도는 온도와 염도에 따라 달라집니다. 온도가 낮거나 염도가 높으면 밀도가 높아집니다.밀도가 높은 해수는 밀도가 낮은 해수 아래로 가라앉고 밀도가 낮은 해수는 위로 올라오는 대류 현상이 발생합니다.이러한 대류 현상은 해류를 발생시키는 주요 원동력이 됩니다.지구의 자전은 해류에 코리올리 힘을 작용시킵니다. 코리올리 힘은 북반구에서는 해류를 오른쪽으로 남반구에서는 왼쪽으로 편향시킵니다.염도 차이에 의해 발생하는 해류는 코리올리 힘과 함께 작용하여 해류의 방향을 더욱 다양하게 만듭니다.염도와 밀도 차이가 클수록 해류의 밀도 구배도 커집니다.밀도 구배가 크면 해수가 빠르게 이동하게 되어 해류 속도가 증가합니다.염도와 밀도 차이에 의해 발생하는 해류는 표층 해류 심층 해류 경계 해류 등 다양한 형태의 해류를 형성합니다.각 해류는 서로 다른 방향으로 움직이며 서로 만나서 새로운 해류를 형성하기도 합니다.해류는 해양 생태계에 중요한 영향을 미칩니다. 해류는 플랑크톤 물고기 등 해양 생물의 이동과 분포를 결정하는 중요한 요인입니다.해류는 해양 기후에도 영향을 미칩니다. 따뜻한 해류는 주변 지역의 기온을 높이고차가운 해류는 주변 지역의 기온을 낮춥니다.바다의 염도와 밀도 차이는 해류 속도와 방향에 큰 영향을 미치며 이는 다양한 해류 형성과해양 생태계에 영향을 미칩니다.답변이 마음에 드셨다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
화학
Q. 초전도체가 만들어지면 전력공사들은 전부 사라지나요 ?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.초전도체 발명이 풍력 수력 태양열 지열 등 기존 에너지 사업에 미치는 영향은 여러 가지 관점에서 논의될 수 있습니다.초전도체 기술은 전력 전송 및 소비 과정에서 발생하는손실을 크게 줄일 수 있습니다. 이는 기존 에너지원을 더욱 효율적으로 활용할 수 있게 해줍니다.전력 손실 감소는 에너지 생산 비용을 절감하고 소비자에게 더 저렴한 에너지를 제공할 수 있습니다.초전도 기술은 풍력 태양열 등 신재생 에너지의 저장 및 전송 효율을 높여 더욱 경제적이고 확장 가능한 에너지원으로 만들 수 있습니다.초전도 기술이 상용화되면 기존 에너지 사업의 경쟁력이 약화될 수 있습니다. 화석 연료 기반 에너지 사업은 큰 타격을 받을 것으로 예상됩니다.초전도 기술을 에너지 사업에 적용하기 위해서는 새로운 기술 개발과 인프라 구축이 필요합니다. 이는 상당한 시간과 비용이 소요될 수 있습니다.초전도 기술 자체는 에너지 생산 과정에서 발생하는 온실 가스 배출량을 줄이는 데 직접적인 영향을 미치지 않습니다. 지속 가능한 에너지 미래를 위해서는 신재생 에너지 확대와 더불어 에너지 소비 감소 노력도 중요합니다.초전도 기술은 에너지 사업에 큰 변화를 가져올 가능성이높지만 기존 사업의 완전한 사라짐을 의미하지는 않습니다. 오히려 기존 사업과의 협력과 융합을 통해 에너지 효율성을 높이고 지속 가능한 에너지 미래를 만들 수 있을 것입니다.초전도 기술은 아직 개발 초기 단계이며 상용화까지는 많은 기술적 과제가 남아 있습니다.에너지 문제는 단순히 기술적인 문제가 아니라 경제적 사회적 정치적요소도 복합적으로 작용합니다. 초전도 기술의 도입과 활용에 있어서도 다양한 관점에서의 논의와 사회적 합의가 필요합니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
전기·전자
Q. 현재 과학 기술에서 가장 빠른 속도를 낼 수 있는 건 무엇인가요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.현존하는 무기 체계에서 가장 빠른 속도를 자랑하는 것은NASA의 파커 태양 탐사선입니다.2021년 11월 10일, 파커 태양 탐사선은 태양 가까이를 지나면서 무려 초당 153km (빛의 속도의 0.005%)라는 놀라운 속도를 기록했습니다. 이는 인공 물체가 달성한 최고 속도입니다.파커 태양 탐사선목적: 태양풍과 태양 코로나의 기원과 진화 연구발사: 2018년 8월 12일최고 속도: 초당 153km (빛의 속도의 0.005%)특징은 탄소 섬유로 제작된 방열판으로 태양 열로부터 보호합니다.극한 환경에서 작동 가능한 특수 장비 탑재되었어요.미사일:LGM-30G 미니트맨 III (미국): 초당 24kmRS-28 사르마트 (러시아): 초당 20.7km항공기:SR-71 블랙버드 (미국): 초당 3.3kmX-15 (미국): 초당 7.2km답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
전기·전자
Q. 초전도체가 발견되기 이전에 비슷한 물질이 있었나요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.초전도체는 1911년 헤이케 카메를링 온네스가 수은에서 처음 발견했습니다. 그 이전에도 비슷한 특성을 가진 물질들이 관찰되었다는 기록이 있습니다.1885년 데뷔스는 납의 저온에서 전기 저항이 감소하는 현상을 관찰했습니다.1908년 쿤트는 니오뮴의 저온에서 비슷한 현상을 관찰했습니다.당시에는 이러한 현상이초전도와 관련된 것이라는 인식은 없었고 단순히 저온에서 전기 저항이 감소하는 특성으로만 알려져 있었습니다.초전도체는 현재 다양한 분야에서 활용되고 있습니다.의료MRI(핵자기 공명 영상) 장치는 강력한자기장을 만들기 위해 초전도체를 사용합니다.에너지 전력망 손실을 줄이고 에너지 효율을 높이기 위해초전도 전력 케이블 개발이 진행되고 있습니다.교통 초전도 마그레브 기차는 강력한 자기부상력을 이용하여 마찰 없이 고속으로 이동할 수 있습니다.산업 초전도 소자는 반도체 제조센서 통신 장비 등 다양한 분야에서 활용됩니다.초전도체는 아직 개발 초기 단계에 있으며 해결해야 할 기술적인문제들이 많습니다. 초전도 기술은 에너지 효율 향상 환경 문제 해결 과학 기술 발전 등 다양한 분야에 큰 영향을 미칠 것으로 기대됩니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
화학
Q. 양성자가 중성자로 변하는이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.빅뱅 직후 극도로 뜨겁고 밀도가 높았던 우주에서는 양성자와 중성자가 자유롭게 생성되고소멸되었습니다. 우주가 팽창하고 식으면서 온도가 낮아지면서 상황이 변했습니다.온도가 약 10억 도 이하로 떨어지면서 양성자가 서로 결합하여 헬륨 원자핵을 형성하는 핵융합 반응이 일어났습니다. 이 과정에서 양성자 두 개가 결합하여 헬륨 원자핵 하나를 만들면서 에너지를 방출했습니다. 핵융합 반응은 엄청난 에너지를 필요로 하는 반응입니다. 빅뱅 직후 극도로 뜨거웠던 우주만이 핵융합 반응이 일어날 수 있는 환경이었던 것입니다.온도가 더욱 낮아지면서 핵융합 반응이 일어나기 어려워졌습니다. 일부 양성자는 베타 붕괴라는 과정을 통해 중성자로 변했습니다. 베타 붕괴는 양성자가 중성자 양전자 전자 중성미자로 변하는 과정입니다. 이 과정에서 방출된 양전자는 주변 전자와 결합하여 에너지를 방출했습니다. 베타 붕괴는 핵융합 반응이 더 이상 일어나지 못하는 낮은 온도에서 양성자의 수를 감소시키고 중성자의 수를 증가시키는 중요한 역할을 했습니다.베타 붕괴로 인해 양성자의 수가 감소하고 중성자의 수가 증가했습니다. 헬륨 원자핵은 양성자 두 개와 중성자 두 개로 구성되어 있으므로 헬륨 원자핵의 비율이 증가하면서수소와 헬륨의 질량비는 약 31로 되었고 이는 현재 우주에서 관찰되는 비율과 일치합니다.시간이 지남에 따라 헬륨 원자핵은 다시 핵융합 반응을 통해탄소 산소 철 등의 무거운 원소를 형성했습니다. 이러한 과정을 통해 현재 우주에 존재하는 다양한 원소들이 만들어졌습니다. 헬륨 원자핵은 핵융합 반응을 통해 더 무거운 원소를 만드는 핵종 생성의 기본 단위가 되었습니다.빅뱅 이후 우주에서 수소와 헬륨의 질량비가 31이 된 이유는 핵융합 베타 붕괴 그리고 핵종 생성 과정을 통해 설명할 수 있습니다. 핵융합 반응은 헬륨 원자핵을 형성하고 베타 붕괴는 양성자의 수를 감소시키고 중성자의 수를 증가시키고 핵종 생성은 헬륨 원자핵을 기반으로 더 무거운 원소를 만들어냈습니다. 이러한 과정들은 서로 연결되어 있으며 빅뱅 이후 우주의 화학적 진화를 이끌었습니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.